摘 要:研究cms-100便携式快速气相色谱仪,分析其在气体分析时存在的问题。创建cms-100气相色谱仪的外接热吹扫恒温50ml定量管准确进样系统,结合cms-100气相色谱仪的预浓缩和快速热脱附技术、高灵敏度maid的检测器系统,快速准确测定空气中的苯系物。该方法的cms-100气相色谱仪微氩电离检测器(maid)对电离电位低于11.7ev的有机化合物灵敏,检测限是6μg。当采样体积为50ml时,方法的zui低检出浓度是0.006mg/m3。

1 引言

cms-100便 携 式 快 速 气 相 色 谱 仪 具有操 作简 单,灵敏度高,可以现场快速监测的优点,但也由于其体积大、携带载气量少、取样量不准、进样管中残留气体的“挟带”及“柱存贮”效应使结果不准和测定前准备工作繁琐等缺点,使其实际利用率非常低。因此,为了改善仪器的缺陷,充分发挥该仪器快速准确测定的优点 ,笔者采用cms-100便携式快速气相色谱仪与外接热吹扫恒温大体积定量管进样系统联合使用。

2 实验部分

2 . 1 实验仪器和试剂

gc:cms-100便 携 式 气 相 色 谱 仪 带maid检测器、不带定量环;外接热吹扫恒温大体积定量管进样器。

分析色谱柱:hp-inniwax柱 30m×53μm×1.00μm。

标准液:用苯、甲苯、乙苯、对-二甲苯、邻-二甲苯、间-二甲苯、苯乙烯等混合标准液配置标气。

2 . 2 仪器操作条件

快速气相色谱仪的操作条件:载气压力12psi,采样时间30s,吸附管干吹时间为50s,平衡时间30s,热解吸时间4s,柱箱温度65℃,分析时间6min。外接热吹扫大体积定量管进样器的操作条件:样品输出管隔热处理,50ml恒温定量管恒温70℃,10ml的恒温加热器恒温70℃。

2.3 cms-100气相色谱仪气路系统图和外接

热吹扫恒温大体积定量管进样器气路图

如图1，2所示。

从图1、图2中气路连接可以看到接色谱吹扫气出口的气体首先进入10ml恒温加热器加热,加热后的热吹扫气再进入50ml恒温定量管,热吹扫出50ml恒温定量管的气体样品,气体样品zui后进入色谱样气入口,进入色谱仪进行测定。图2中,50ml恒温定量管的选定是根据测定环境大气的苯系物时,选定校准物浓度;再根据快速色谱仪的采样时间(15s)、采样泵流量(200ml/min),算出定量管的容量是:200×15/60=50ml。50ml恒温定量管及10ml恒温加热器的恒温70℃是根据色谱仪直接进样测定的结果比较色谱仪连接外接热吹扫恒温50ml定量管进样系统测定结果是否相符,及外接进样系统各种温度变化对检测结果的影响大 小等因素进行选定的值。

2 . 4 样品的采集和测定

3l气袋或100ml针筒常温下采集样品,采样量100ml。根据上述操作条件,校准仪器,测定样品。

3 测定结果与讨论

3 . 1 准确度

在操作条件下,用混合标准液配成所需浓度标气,对苯、甲苯、乙苯、对(间)-二甲苯、邻-二甲苯重复测定6次,精度误差小于9%,达到了气相色谱仪采用单点校准分析测定样品时,分析精度预期为实际值的10%至20%的要求。各组分的度测定结果见表1。

3 . 2 回收率试验

在选定的相同操作条件下,分别以纯净空气为底气,将自配的标准气配成3种不同浓度的样品气。组分分别是苯、甲苯、乙苯、对(间)-二甲苯、邻-二甲苯、苯乙烯。按分析样品操作条件进行测定各组样品的回收率,测定结果见表2。从表2可以看出各组样品相对回收率都大于95%,这是由于该类有机物虽然易于挥发,但仪器采用tenax直接吸附,吸附时间为30s,解析时间为4s,因此各组回收率还是非常高。

3 . 3 方法的zui低检出限

本方法的zui低检测限可采用下述方法得出:取6个苯系物标准为200μg/m3的标准样品进行平行测定,计算出苯系物的相对偏差(s,μg),则方法的zui低检测限为mdl(μg)=3s。试验结果显示 ,当采样体积为50ml时,该方法的苯、甲苯、乙苯、对(间)-二甲苯、邻-二 甲 苯 、苯 乙 烯 等 的 zui 低 检测限分别是＜0.015mg/m3、＜0.015mg/m3、＜0.006mg/m3、＜0.006mg/m3、＜0.006mg/m3、＜0.018mg/m3。

3. 4 采用5 0ml 恒温定量管的讨论

50ml恒温定量管在普通气相色谱仪分析中几乎不用,这是因为50ml定量管的样品靠载气送入色谱柱时间长差不多2minus,由于载气的冷却,管道吸附样品。但笔者很好地利用了cms-100快速色谱仪的预浓缩管及大流量真空泵,创新地采用10ml恒温加热器加热吹扫气体吹扫采样管道和50ml恒温定量管样品。预浓缩管的优点是只要在富集值范围内,什么时候有样品进入都能吸附;大流量真空泵的优点是快速将样品送入预浓缩管;热吹扫的优点是*地清扫残留在管道中的样品,把样品全部送入预浓缩管中。从测定结果可以看出:50ml恒温定量管的应用和所选定的50ml定量管的恒温70℃都是非常理想的;快速色谱仪测定精度提高了一个数量级;每次测定样品后,再测定样品的空白值都低于仪器的检测下限。

3 . 5 提高快速气相色谱仪实际利用率

快速气相色谱仪由于采用外接热吹扫恒温50ml定量管进样系统,进样量准确,每次色谱进样过程中热吹扫气都具有自动吹扫气体死体积功能。其次将携带式气相色谱仪改为固定式气相色谱仪使用,将载气改为外接的40l载气瓶载气供应,还增加了1级降压稳压阀,载气流量变得非常稳定。经过上述改进,现在快速气相色谱仪1个上午可以连续测定不同地点不同浓度的几十个样品,极大地提高了快速气相色谱仪的实际利用率。

4 结语

从图1和图2可以看到:气体测定气路连接与土样、水样测定时气路连接一样,因此吹扫气进入色谱仪的压力和流量都是一样的,外接进样器和色谱仪能很好配合使用 。从测定结果和讨论可以得出结论 :cms-100便携式快速气相色谱仪与外接热吹扫恒温大体积定量管进样系统联合使用,能够清除快速气相色谱仪的缺陷影响,提高仪器测量精度和实际利用率,充分发挥仪器快速测定的优点。从测定结果还可以得出:仪器精度误差小于9%,各组样品相对回收率大于95%以上,方法的zui低检出浓度0.006mg/m3,达到了气相色谱仪采用单点校准分析测定样品时,分析精度预期为实际值的10%至20%的要求。该方法现己应用于环境大气、外排工业废气等气体样品的测定,结果满意。