吹扫捕集-气相色谱法测定水中的挥发性有机物修订版

实验一吹扫捕集-气相色谱法测定水样中的挥发性有机物

一、实验目的

（1）掌握气相色谱的原理、仪器构成与操作

（2）掌握内标法定量分析方法

（3）熟悉吹扫捕集技术的原理与操作以及挥发性有机物的测定方法

二、实验原理

挥发性有机化合物(volatile organic compounds，简称VOC)通常是指沸点等于或低于250℃的化学物质，主要成分为脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醛类和酮类等化合物。VOCs存在于大量的产品（如燃料、溶剂、油漆、粘合剂、除臭剂、冷冻剂等）中，也来源于不完全燃烧，特别是用氯消毒的饮用水中普遍存在卤仿类（THMs）。VOCs在生产、销售、储存、处理和使用等过程中易释放到环境中，从而在大气、地表水、地下水以及土壤环境中常能检出此类化合物。VOC具有迁移性、持久性和毒性，是一类重要的环境污染物，它们是形成烟雾的必要条件，与空气中的氮氧化物结合还可产生臭氧。这些污染物通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体而产生危害，对人体具有致畸、致突变和致癌等作用。

本实验中，水体样品中的挥发性有机物经高纯氮气吹扫富集于捕集管中，将捕集管加热并以高纯氮气反吹，被热脱附出来的组分进入气相色谱仪并分离后，采用氢火焰离子化（FID）检测器进行检测。通过与待测目标物标准品的保留时间比对进行定性，以乙苯为内标物，采用内标法定量。

三、仪器与试剂

1、仪器

气相色谱仪，吹扫捕集装置，吹扫管，微量注射器（10 μL），一次性注射器（5 mL）

2、试剂

甲醇、苯、甲苯、氯苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯（均为分析纯），氮气（99.99%）。

四、实验内容与步骤

1、标准溶液配制

配制浓度为1000 mg/L的苯、甲苯、氯苯、乙苯、对二甲苯和邻二甲苯的单独标准储备液：分别移取一定体积的标准样品，用甲醇溶解定容至10 mL；

配制10 mg/L的VOCs混合标准溶液：分别移取0.25 mL上述化合物的标准储备液，用甲醇定容至25 mL（乙苯除外）；

配制100 mg/L苯标准溶液：移取1 mL的苯储备液（1000 mg/L），用甲醇定容至10 mL；

配制100 mg/L邻二甲苯标准溶液：移取1 mL的邻二甲苯储备液（1000 mg/L），用甲醇定容至10 mL；

配制10 mg/L乙苯内标储备液：移取0.25 mL乙苯储备液（1000 mg/L），用甲醇定容至25 mL；

配制模拟VOCs储备液：分别移取一定体积的苯、甲苯、氯苯、对二甲苯和邻二甲苯标准储备液（浓度均为1000 mg/L），加甲醇定容至25 mL备用。

2、水体样品配制

VOCs标准水样：移取100 μL 10 mg/L混合标准溶液至10 mL容量瓶中，并移取100 μL 乙苯内标储备液（10 mg/L），加入去离子水定容；

模拟VOCs水样：移取100 μL上述模拟VOCs储备液，并加入100 μL乙苯内标储备液（10 mg/L），用去离子水定容至10 mL。

3、气相色谱条件

进样口温度：220 ℃，载气：氮气（99.99%），分流比：30:1，柱流量（恒流模式）：0.99

mL/min ，吹扫流量3.0 mL/min ，总流量33.7 mL/min ，压力73.0 kPa ，毛细管柱RTX -5：30 m×0.25 mm ，0.25 μm 膜厚（5%苯基-95%二甲基聚硅氧烷）。

升温程序：起始40 ℃保持0 min ；然后以5 ℃/min 的速度升至90 ℃；再以20 ℃/min 的速度升至160 ℃，保持2 min 。

FID 检测器条件：温度：250℃，尾吹流量30 mL/min ，氢气40 mL/min ，空气400 mL/min 。

4、吹扫捕集富集VOCs

吹扫捕集条件：吹扫流量：40 mL/min （安装时已调好，无需再设置，请勿转动旋钮），吹扫温度：40℃，吹扫时间：11 min ，干吹温度35℃，干吹时间：1 min ，预脱附温度：180℃，脱附温度：190℃，脱附时间：2 min ，烘烤温度：200℃，烘烤时间：6 min ，传输线温度：220℃，除湿阱：就绪50℃，烘烤200℃，阀箱温度：260℃。其余参数设定为仪器默认参数。

吹扫捕集仪的操作：打开吹扫捕集控制软件后，先在“通讯”下点击“连接”，将软件与仪器连接，捕集方法按照上述条件进行设定，然后进行进样操作。进样时将注射器插入进样口后，将进样旋钮顺时针旋转90o ，同时将样品推入捕集管中，然后将进样旋钮复位，拔出注射器，在吹扫软件上点击“开始”即可。（注：在进行吹扫捕集操作前，应先等待GC 稳定就绪，在GC 控制软件上点击“单次分析”，设置好样品存储位置等信息，点击“确定”，出现“开始”对话框，无需点击，等待吹扫捕集结束后，GC 自动开始运行）。

5、实验步骤

VOCs 标准水样测定：用注射器量取5.0 mL 浓度为100 μg/L 标准水样至吹扫管中，按照上述设定参数和操作进行测定。

模拟水样分析：用注射器量取5.0 mL 模拟水样，按照前述操作步骤注入吹扫捕集装置中，按照设定参数进行测定，采用内标法进行定量分析。

定性分析：采用直接进样，在相同的气相色谱条件下，用微量进样器将浓度为100 mg/L 苯和邻二甲苯的标准甲醇溶液（单标）依次单独进样1 μL ，根据保留时间进行定性，其他四种组分的保留时间根据理论知识进行推断。

五、实验数据记录与处理

1、记录苯和邻二甲苯的保留时间，并根据理论知识推断其余四种组分的保留时间。

2、记录标准水样和模拟水样中各组分的保留时间和峰面积，记录内标物的保留时间和峰面积。

3、利用内标法对模拟水样的吹扫捕集-气相色谱分析结果中各组分的含量进行定量计算。

同一组分在同一台仪器的相对校正因子值相同，因此有如下计算公式：

故模拟水样中各组分含量计算公式为：

式中，m 为各组分的质量（μg ），A 为峰面积。

最后换算成模拟水样中各组分的质量浓度：

f 组分'=m 标准A 标准m 内标A 内标=m 样品A 样品m 内标'A 内标'

m 样品=A 样品∙A 内标A 标准⋅A 内标′

×m 标准∙m 内标′m 内标 C 样品 μg /mL =m 样品5