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水中挥发性有机物的吹扫捕集/气相色谱-质谱法测定分析

作者:小编 日期:2024-09-08 11:18:41 点击数:

随着工业化和城市化的快速发展,水体污染问题日益严重,特别是挥发性有机物(VOCs)的排放会对水生生态系统和人类健康构成严重威胁,其对人的影响主要为:导致皮肤过敏,刺激呼吸道,使人感觉头晕、乏力,甚至致癌[1]。因此,准确、高效地检测水中VOCs至关重要。本文采用吹扫捕集/气相色谱-质谱法测定生活饮用水中27种VOCs,该方法操作简便,稳定性强,结果准确且快速,可直接用于测定分析生活饮用水[2]

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪,Agilent 7890A-5975C;色谱柱,DB-VOC,60 m×0.20 mm×1.12μm;衬管,Agilent 5190-2295(有毛);吹扫捕集装置,可进样25 mL;甲醇,色谱级;抗坏血酸,分析纯;盐酸溶液,1+1;氯乙烯标准溶液,100μg/m L;54种VOCs标准溶液,2.0 mg/mL;氟苯,2.0 mg/mL;4-溴氟苯,2.0 mg/mL;1,2-二氯苯-D4,2.0 mg/mL;载气,高纯氦气99.999%[3]

1.2 实验条件

1.2.1 吹扫捕集条件

进样量为25 mL;吹扫温度为室温;吹扫时间10 min;吹扫流量30 mL/min;捕集温度为室温;解析温度为280℃;解析时间3 min;烘烤温度为300℃;烘烤时间5 min[4]

1.2.2 气相色谱条件

气化室温度为180℃;柱温初始温度35℃,保持5 min,再以6℃/min速率升温到150℃,保持4 min,再以20℃/min速率升温至235℃,保持2 min;柱流量为1.0 mL/min(高纯氦气);分流比为20∶1。

1.2.3 气相质谱条件

离子源,电子轰击源(EI);离子化能量为70 eV;离子源温度为230℃;接口温度150℃;电子倍增电压与调谐一致;扫描宽度为35~300 amu;扫描方式为全离子扫描(Scan);定量离子和特征离子见表1。

表1 各组分定量离子和特征离子

Tab.1 Quantitative ions and characteristic ions of each component

表格图

注:氟苯和4-溴氟苯为内标物,1,2-二氯苯-D4为回收率指标物。

1.3 样品分析

1.3.1 样品采集

用水样将样品瓶与瓶盖清洗至少3次后方可采集样品。采样时,应使水样在瓶中溢流出一部分,且不留气泡。

1.3.2 样品保存

对于不含余氯的样品,每40 mL水样中加入4滴4 mol/L的盐酸溶液作固定剂,以防止水样中发生生物降解,确保盐酸中不含痕量有机杂质。对于含余氯的样品,在样品瓶中先加入抗坏血酸(每40 mL水样加25 mg),待瓶中充满水样并溢流后,每40 mL样品中加入1滴4 mol/L盐酸溶液,调节样品pH<2,再密封样品瓶,并注意垫片的聚四氟乙烯(PTFE)面朝下。

采样后,需将样品于0~4℃冷藏保存,样品存放区域不得存在有机物干扰,保存时间为12 h。

1.4 标准曲线的绘制

标准溶液中VOCs的质量浓度分别为0.40、2.0、5.0、10、20、40μg/L(间、对-二甲苯为0.80、4.0、10、20、40、80μg/L),内标的质量浓度为5μg/L,回收率指示物的质量浓度为5μg/L。以峰面积为纵坐标、质量浓度为横坐标,绘制标准曲线。

2 结果与分析

2.1 定性分析

2.1.1 目标物质的标准色谱图

目标物质的标准色谱见图1。

2.1.2 组分出峰顺序和时间

氯乙烯,5.981 min;1,1-二氯乙烯,9.724 min;二氯甲烷,10.504 min;顺-1,2-二氯乙烯,11.625 min;反-1,2-二氯乙烯,13.554 min;三氯甲烷,14.028 min;1,2-二氯乙烷,15.553 min;四氯化碳,15.812 min;苯,15.888 min;氟苯,16.385 min;三氯乙烯,17.430 min;二氯一溴甲烷,17.915 min;甲苯,20.214 min;1,1,2-三氯乙烷,20.544 min;一氯二溴甲烷,21.658 min;四氯乙烯,21.895 min;氯苯,23.449 min;乙苯,23.773 min;间、对-二甲苯,24.038 min;苯乙烯,24.934 min;邻-二甲苯,24.997 min;三溴甲烷,25.245 min;异丙苯,26.054 min;4-溴氟苯,26.384 min;1,4-二氯苯,29.774 min;1,2-二氯苯-D4,30.670 min;1,2-二氯苯,30.722 min;1,2,4-三氯苯,33.974 min;六氯丁二烯,34.465 min;1,2,3-三氯苯,34.781 min。

2.2 定量分析

根据各被测组分定量离子的峰面积,从对应工作曲线算出对应被测组分的质量浓度。若水样经稀释后测定,则应乘以稀释倍数。

2.3 方法的测定下限

测定氯乙烯0.300 0μg/L、其他均为0.100 0μg/L的纯水加标样品,完全按照方法中规定的步骤平行测定7次,结果见表2。

图片

图1 挥发性有机物标准色谱图

Fig.1 Standard chromatogram of volatile organic compounds

注:图中每个峰上标值为出峰时间。

表2 挥发性有机物各组分测定下限

Tab.2 Lower limit for determination of volatile organic com-pounds

表格图

2.4 方法的精密度和准确度

2.4.1 精密度

本实验室用实际水样加标,加标浓度为4.00~32.00μg/L,各组分加标后的水样分别测定7次,其相对标准偏差和回收率见表3。

表3 各被测组分测定结果相对标准偏差和回收率

Tab.3 Relative standard deviation and recovery rate of determination results of each tested component

表格图

2.4.2 准确度

测定自配合成样品,结果见表4。

表4 各组分密码加标样测定结果

Tab.4 Determination results of coded and spiked sample of each component

表格图

3 讨论

对吹扫捕集/气相色谱-质谱法测定生活饮用水中27种VOCs进行定性分析、定量分析、精密度、准确度测试。结果表明:27种VOCs可完全分离并准确定量,精密度在0.3%~9.6%范围内,准确度在73.0%~109%范围内。27种VOCs的测定下限全部优于生活饮用水标准检验方法[5]中规定的下限。

综上所述,采用吹扫捕集/气相色谱-质谱法测定生活饮用水中27种VOCs,操作简便,结果准确、快速,有机试剂用量小,对实验环境和人员危害小,可满足测定需求。



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