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水中苯系物测定方法的研究

2017-09-11焦伟

西部论丛 2017年1期
关键词:精密度回收率气相色谱

焦伟

摘 要:目的建立用顶空进样毛细管柱气相色谱测定水中苯系物的方法。方法采用顶空进样,当顶空瓶中的苯系物在气液两相达到动态平衡时取顶部的气体进样,经毛细管柱分离和氢火焰离子检测器检测,对水中苯、甲苯、邻位二甲苯、间位二甲苯、对位二甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯等7种苯系物进行测定;结果在一定浓度范围内方法线性相关性良好,线性相关系数 r>0.9991,相对标准偏差(RSD)均<2.0% ,加标回收率98.5% ~103.0%;结论顶空毛细管柱气相色谱法测定水中苯系物,线性相关性好、精密度高、回收率合理,具有简单、快速、准确的优点,是水中苯系物测定的理想方法。

关键词:顶空;气相色谱;苯系物;回收率;精密度;RSD

苯系物为无色或浅黄色透明的油状液体,具有强烈的芬芳气味,易挥发为蒸汽、易燃、为环境中一类常见的有机物。主要包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等化合物,都是煤焦油分馏或者石油裂解的产物,虽然广泛应用于各种化工行业,但是具有较大的毒性,目前苯系物已经被世界卫生组织列为严重致癌物质[1]。因为具有易挥发、易燃等特别,容易挥发成气体后被人体吸入,因此人如果在短时间内吸入高浓度的苯系物时,可对中枢神经系统有麻醉作用,轻则头晕、恶心、头痛、乏力、胸闷等,重则导致昏迷以致窒息、循环衰竭而死亡[2],如果长时间接触苯类物质则会引起慢性中毒,可致头痛、失眠、神经衰弱、记忆力减退等症状,严重可致癌等严重影响人体身体健康[3],特别是苯,其毒性极大,长期接触可致白血病等严重疾病。

因此水中苯系物因为对人体具有危害,以及作为水体污染的先兆指标越来越受到关注,测定水质中的苯系物,对保证人们的健康具有十分重要的意义[4]。水体中苯系物的含量一般较低,传统的分析方法都是将这些物质通过前处理后富集,进行分析,但是这些方法操作繁琐,时间长,需要耗用有机溶剂,且对人体可能有一定的危害,安全性低。吹扫捕集法自1974年由T.A.Bellar等[5]人提出后,由于不需要前处理,不需要使用任何有机溶剂和富集等特点,获得了较快的发展,是测定水中苯系物的方法之一。然而其需要特定设备方可测定,且设备价格昂贵,基层单位很难实现,而顶空气象色谱法是分析样品中低熔点,易挥发组分的常见方法,因此本研究利用苯系物易挥发的特点,运用顶空气相色谱仪,建立了一种测定水中苯、甲苯、乙苯、二甲苯(对位、间位、邻位)、异丙苯、苯乙烯等多种苯系物的方法,并测定两种未知浓度水质中的苯系物,取得了较为理想的检结果,现将研究报告如下。

1材料和方法

1.1仪器与耗材

购自日本岛津公司的型号为GC-2010 Pro的气相色谱仪;FID检测器;CP-2014C石英毛细管色谱柱(30m×0.320mm×0.25?m);DK-S12型恒温水浴锅;40mL顶空瓶,配有聚四氟乙烯硅橡胶垫和塑料螺旋帽密封;1mL微量注射器;购自国家标准物质研究中心的色谱纯标准物质;优级纯氯化钠;购自默克公司的色谱纯甲醇;实验室自制纯化水;纯度99.999%氮气;纯度99.99%氢气;经净化的压缩空气。

1.2实验条件

检测器温度为250℃,汽化室温度为150℃,柱温为50℃,载气流量为氮气1.5mL/min,氢气40mL/min,空气400mL/min,分流比10:1,尾气吹扫气流量30mL/min。

1.3标准曲线绘制

1.3.1混合标准液的配制如下

室温下分别吸取色谱级标准苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙苯、异丙苯、苯乙烯一定量体积于10mL的容量瓶中,并加入甲醇稀释至刻度。取稀释液125?L于100mL容量瓶中,并加纯水定容至刻度,即为标准液,内含标准物质浓度分别为:苯1.000mg/mL,甲苯1.000mg/mL,鄰二甲苯1.000 mg/mL,对二甲苯1.000 mg/mL,间二甲苯1.000 mg/mL,乙苯1.000mg/mL,异丙苯1.000mg/mL,苯乙烯1.000mg/mL。

1.3.2标准曲线的制定

取5个100mL的容量瓶,加适量纯化水,分别取混合标准液加入 0.5mL、1.0mL、2.0mL、5.0mL、10.0mL,纯化水定容至刻度。分别将上述系列标准液装满顶空瓶,再从各顶空瓶吸出25mL,使待测液体积15mL,加入4g氯化钠,立即盖上瓶盖并摇匀,氯化钠溶解后,60℃水浴加热30min,分别抽取顶空瓶内液上空间气体800?L注入色谱仪。以峰面积作为纵坐标,浓度作为横坐标,绘制标准曲线。

2结果

2.1标准曲线和方法检出限

在选定条件下,系列苯系物中各组分的校正曲线、相关系数和检出限结果见表1。

2.2精密度测定

用苯系物配制一样品,按同样的分析方法,连续测3次,得结果的相对标准偏差在0.27%~1.77%间,符合方法学要求,结果见表2。

2.3加标回收实验

取2.2中配制的样品置于100mL容量瓶中,加入标准液2mL,用2.2配制的样品定容至刻度,测定,结果见表2。从表3结果可知回收率为90.0~106.0%之间,符合方法学规定。

3结论

目前测定水中苯系物的方法主要有固相萃取法、吹脱捕集法等方法,但均要求有专业设备,而本法仅用气相色谱仪即可,经济成本低,操作简单,结果可靠性较好,是开展水中苯系物监测的途径之一。

据文献报道,水中加入氯化钠量对灵敏度影响较大,因此氯化钠配制要准确;提高平衡温度可使更多苯系物从水相中气化,有助于响应值增加,提高灵敏度,但不宜太高,否则水蒸气进入色谱系统。二硫化碳具有较大的毒性,本方法不需要用二硫化碳萃取,因此毒性小,不易造成职业危害,更加安全。此外本法测定的多种苯系物(苯、甲苯、邻位二甲苯、间位二甲苯、对位二甲苯、乙苯、苯乙烯、异丙苯)的线性相关性良好,相关系数均大于0.9990,RSD均<2.0%,回收率9,0.0%~106.0%之间,说明线性范围、精密度和回收率均较理想,值得推广。

结果表明,顶空毛细管色谱法测水质中的苯系物操作简单,分析时间短,灵敏度高,无需有机溶剂萃取,毒性小,安全性高。此外改法的线性曲线相关性、检出限、回收率结果均较好,是一种测定水中苯系物的可靠方法,且运用该方法测得的自来水和待测水样中的7种苯系物含量,自来水中未检出,待测水样也未检出苯系物,说明本水样中苯系物极低。

参考文献:

[1]李琳.化工行业苯系物接触作业人员职业健康状况分析[J].当代医学,2014(30):163-164.

[2]赵慧琴,刘斌,张燕.吹扫捕集/气相色谱-质谱法测定水中苯甲醚和8种苯系物的多组分分析方法验证[J].医学动物防制,2015,11(7):818-820.

[3]李欣欣,梁学凯,冯国栋,郇延富.水中苯系物的测定方法[J].现代仪器与医疗,2007,13(1):14-18.

[4]俞发荣,李登楼,谢明仁.苯污染对人类健康影响研究进展[J].生态科学,2016(2):195-199.

[5]杨勋兰,李玉洪,王玥劼等.吹扫捕集-气相色谱法快速分析水中苯系物和氯苯类化合物[J].水资源保护,2012,28(3):72-74.

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