大气中丙酮的测定方法

大气中丙酮的测定方法
丙酮CH3COCH3为无色透明易燃液体，分子量；具有特殊的辛辣气味。

沸点℃；相对密度(20℃)；蒸气相对密度(对空气)；易溶于水、乙醇、乙醚及其他有机溶剂中。

丙酮易挥发、化学性质较活泼。

当空气中丙酮含量为%～%(按体积)时，具有爆炸性。

丙酮以蒸气状态存在于空气中。

丙酮属微毒类物质，其毒性主要对中枢神经系统的麻醉作用。

其蒸气对粘膜有中等度的刺激作用。

丙酮可经呼吸道、消化道、皮肤吸收。

如果经肺和胃吸收，则较快；如果经皮肤吸收缓慢，而且吸收量低，但由于它毒性低和积存缓慢，因此极少发生急性中毒。

长期吸入低浓度的丙酮，能引起头痛、失眠，不安、食欲减退和贫血。

测定丙酮的方法有化学法和气相色谱法。

化学法测定丙酮早先根据Buchwabd方法，用碘仿反应进行滴定测量，后改用碘仿比混浊、糠醛比色法及盐酸羟胺快速比色法。

碘仿比混浊虽然灵敏度高，但重现性很差，误差较大；用盐酸羟胺快速比色法时，酸碱干扰较明显。

故化学法推荐糠醛比色法。

气相色谱法测定丙酮比化学法灵敏、快速，并不受甲醇、乙醇、乙醛等共存物的干扰。

一、气相色谱法〔1、2〕(一)原理空气中丙酮吸附在硅胶采样管上。

用水洗脱后，经GDX－102色谱柱分离，氢焰离子化检测器测定。

以保留时间定性，峰高定量。

(二)仪器(1)采样管长90mm，内径4mm 的玻璃管，前段填装150mg硅胶，后段填装50mg硅胶，中间及后端塞入泡沫塑料，进气口填放少量玻璃棉固定，采样管的两端套上塑料帽，密封备用。

(2)空气采样器流量范围为～min，流量稳定。

使用时，用皂膜流量计校准采样系列在采样前和采样后的流量，流量误差应小于5%。

(3)微量注射器10μl，体积刻度应校正。

(4)具塞比色管5ml。

(5)气相色谱仪附氢焰离子化检测器。

(三)试剂(1)硅胶原色粒状硅胶，40～60目，需活化处理后使用。

活化处理方法：将硅胶倒入(1+1)盐酸溶液中，浸泡一天，然后用水洗净至无氯离子为止。

倾出水后，将硅胶在90～100℃温度下干燥，再于200℃温度下活化3h，冷后装管。

(2)水经高锰酸钾处理的二次蒸馏水，作洗脱液用。

(3)丙酮色谱纯(含量99%)。

(4)色谱固定相GDX－102，60～80目。

(5)标准溶液于25ml容量瓶中，加入10ml水，盖塞，准确称量。

加入5滴丙酮，盖塞，再准确称量。

两次称重之差，即为丙酮的重量。

然后，加水至刻度，计算1ml溶液中丙酮的含量(μg)。

贮于冰箱备用。

临用时用水稀释成所需浓度的丙酮的标准溶液。

(四)采样采样时，取下硅胶采样管两端的塑料密封帽。

将采样管的出气口垂直接到空气采样器上，以min流量，采气5L。

采样后，将管的两端套上塑料帽，并记录采样时的温度和大气压力。

(五)分析步骤1.气相色谱测试条件分析时，应根据气相色谱仪的型号和性能，制定能分析丙酮的最佳测试条件。

色谱柱：柱长2m，内径4mm，不锈钢柱，内装GDX －102(60～80目)。

柱温：150℃。

检测室温度：180℃。

汽化室温度：180℃。

载气(N2)流量：55ml/min。

氢气(H2)流量：47ml/min。

空气流量：500ml/min。

2.绘制标准曲线和测定校正因子在作样品测定的同时，绘制标准曲线或测定校正因子。

(1)绘制标准曲线按气相色谱最佳测试条件，分别注入μl浓度为～μg/ml 4个浓度点的丙酮标准溶液，另取水作为零浓度点得到各个浓度点的色谱峰和保留时间，每个浓度做三次，测量峰高的平均值。

以丙酮的浓度(μg/ml)为横坐标，峰高(mm)的平均值为纵坐标，绘制标准曲线，并计算回归线的斜率。

以斜率的倒数作为样品测定的计算因子B s〔μg/(ml·mm)〕。

(2)测定校正因子在测定范围内，
可用单点校正法求校正因子。

在样品测定同时，分别准确量取μl试剂空白溶液与样品洗脱液浓度相接近的标准溶液，按气相色谱最佳测试条件进行测定，重复
做三次，得峰高的平均值和保留时间。

按下式计算校正因子：式中f——校正因子，μg/(ml·mm)；c s——标准溶液浓度，μg/ml；h s——标准溶液平均峰高，mm；h0——试剂空白溶液平均峰高，mm。

3.样品测定采样后，取出采样管内两端的玻璃棉，将两部分硅胶分别倒入盛有水的比色管中，密塞后，轻微振摇
20min。

然后，各取μl洗脱液，按标准曲线的绘制或测定校正因子的操作步骤进样测定。

每个样品重复做三次，用保留时间确认丙酮的色谱峰，测量其峰高，得峰高的平均值(mm)。

在每批样品测定的同时，取未采样的硅胶采样管，按相同操作步骤作试剂空白的测定。

(六)计算1.标准曲线法
式中c——空气中丙酮浓度，mg/m3；h1、h2——采样后的硅胶管前段和后段样品溶液峰高的平均值，mm；h01、h02——未采样的硅胶管前段和后段试剂空白溶液峰高的平均值，mm；B s——用标准溶液绘制标准曲线得到的计算因子，μg/(ml·mm)；E s——由实验确定的平均洗脱效率；V0——
换算成标准状况下的采样体积，L。

2.单点校正法式中f——用单点校正法得到的校正因子，μg/(ml·mm)；其他符号同上式。

(七)说明(1)检出下限浓度和测量范围进样1μl，检出限为μg/ml。

若以min流量，采气5L 时，其丙酮的检出下限浓度为m3，测量范围为～m3。

(2)精密度与准确度①精密度：当洗脱溶液中含丙酮浓度为10～50μg/ml时，二个实验室重复测定的相对标准差为4%～9%，5%～6%。

②准确度；当硅胶采样管中加入丙酮含量为10～50μg 时，两个实验室测得平均回收率为92%和93%。

(3)干扰与排除使用本法所列举的气相色谱条件，空气中的醇类、醛类等有机化合物均无干扰。

若选用聚乙二醇6000色谱柱进行分离，可同样得到好的效果。

(4)色谱图(见图6－20) 二、糠醛比色法〔1〕(一)原理空气中的丙酮被碱性水溶液吸收。

加糠醛与之缩合，反应生成黄色化合物，加入硫酸后显桔红色，根据颜色深浅，比色定量。

(二)仪器(1)多孔玻板吸收管普通型。

(2)空气采样器流量范围～1L/min，流量稳定。

使用时，用皂膜流量计校准采样系列在采样前和采样后的流量，流量误差应小于5%。

(3)具塞比色管10ml，刻度应校正。

(4)恒温水浴。

(5)分光光度计用10mm比色皿，在波长520nm下，测定吸光度。

(三)试剂(1)吸收液4%氢氧化钠溶液，临用前配制。

(2)%糠醛溶液用新蒸馏的糠醛配制。

(3)硫酸。

(4)标准溶液临用前配制。

于25ml容量瓶中加入10ml吸收液，盖塞，准确称量。

加入2滴丙酮，盖塞，再准确称量。

两次质量之差，即为丙酮的质量。

再加吸收液至刻度，计算1ml溶液中丙酮含量(μg)。

临用时用吸收液稀释成含10μg丙酮的标准溶液。

(四)采样串联二个各装8ml吸收液的多孔玻板吸收管，以min的流量，采气15L。

并记录采样时的温度和大气压力。

(五)分析步骤在做样品测定的同时绘制标准曲线。

1.标准曲线的绘制按下表制备标准色列管。

各管加入%糠醛溶液，摇匀，于65℃水浴中加热5min取出放入冷水中冷却5min，并在冷却下沿壁慢慢加入硫酸，边加边摇。

待冷却后，在2h内用20mm比色皿，以水作参比，在波长520nm 下，测定吸光度。

以丙酮的含量(μg)为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，并计算回归线的斜率。

以斜率的倒数作为样品测定的计算因子B s(μg)。

2.样品测定采样后，将吸收液分别移入两个比色管中，并用少量吸收液洗涤吸收管，倒入比色管中，使总体积各为10ml。

然后，各取5ml样品溶液，按绘制标准曲线的操作步骤，测定吸光度。

在每批样品测定的同时，用未采样的吸收液按相同的操
作步骤作试剂空白测定。

(六)计算式中c——空气中丙酮的浓度，mg/m3；A1—前管样品溶液的吸光度；A2——后管样品溶液的吸光度；A0——试剂空白管的吸光度；B s——用标准溶液绘制标准曲线得到的计算因子，μg；V0——换算成标准状况下的采样体积，L。

(七)说明(1)检出下限浓度和测定范围本法检出限为μg/5ml，当采样体积为15L时，10ml样品溶液取5ml分析，检出下限浓度为m3，其测量范围为～m3。

(2)精密度与准确度①精密度：当5ml吸收液含丙酮2μg时，重复测定的相对标准差为7%。

②采样效率：现场验证两管串联，前管的采样效率平均为70%，为确保吸收尽可能完全，必须串联采
样。

(3)干扰与排除①丙酮与其他酮类共存时，对本法有干扰，此时应选用气相色谱法进行测定。

②对1000倍左右的丙烯醇、甲醇、环己烷、三乙醇胺、环氧氯丙烷、乙醇、乙酸乙酯、氯仿均无干扰。

而1000倍左右的二甲苯、二硫化碳、甲醛、乙酰丙酮、乙醇胺、丁酮、甲基异丁基甲酮等有干扰，故在现场采样时，必须排除可能的干扰因素。

(4)方法原理中的反应式
(5)本反应显现的桔红色在波长
510nm比色时，光密度不成正比，曲线线性不好。

故应采用目视比色定量。

(6)由于加入的碱量不同，可直接影响到颜色的色泽，吸收液(4%氢氧化钠)用量低于时，呈玫瑰红色；大于时，呈淡黄色；而时呈桔红色，色泽清亮。

(7)糠醛必须重新蒸馏，一次蒸馏仍显淡黄色时，可再蒸馏一次。

(8)糠醛与丙酮的缩合反应在65℃水浴中进行为最佳温度。

切勿在沸水浴加热。

参考文献1中国预防医学科学院环境卫生监测所.环境空气质量监测检验方法.北京：中国科学技术出版社，1991：54～57 2吴百禄等.居住区大气中甲醇、丙酮卫生检验标准方法——气相色谱法(GB 11738—89).北京：中国标准出版社。