废水中三苯含量的气相色谱法

1、废水中三苯含量的气相色谱法分析刘美娟（09338009）, 刘梦倩, 伍淑韵应用化学 中山大学，广州，501275。通讯作者, E-mail: 摘要 本实验利用毛细管气相色谱分析，通过内标法来定性定量的测定废水中三苯含量。实验得，废水中含有甲苯（13.5g·L-1）及邻二甲苯（126g·L-1），不含有苯和对二甲苯。均符合国家标准（国标GB5749-2006）：苯0.01mg/L；甲苯0.71mg/L；二甲苯0.5mg/L。实验步骤简单，耗时短，成本低，污染小。关键词 气相色谱法三苯含量废水1. 引言苯，甲苯及二甲苯俗称三苯，其中二甲苯有三种异构体，即邻二甲苯，对二甲苯以及

2、间二甲苯。三苯毒性很大。苯可以在肝脏和骨髓中进行代谢，长期接触苯可能引起骨髓与遗传损害，如在新装修的房屋里（通常苯含量超标）的生活的儿童患白血病的概率会提高，新生儿得基因突变率也大大增高。甲苯进入体内后约有48%在体内被代谢，经过肝脏，脑，肺，肾最后排出体外。该代谢过程会对神经系统产生危害，长期接触甲苯的人群的短期记忆能力、记忆力持久性以及感觉运动速度均显著降低。二甲苯主要分布在脂肪组织和肾上腺素，后为骨髓，脑，血液，肾和肝。吸入高浓度的二甲苯可是食欲丧失，恶心，呕吐以及腹痛，有时可引起肝肾可逆性损伤，长期接触可能是神经系统功能紊乱。国标应用水的质量标准要求，水中含量：苯0.01mg/L；甲苯

3、0.71mg/L；二甲苯0.5mg/L。废水中的三苯经二硫化碳溶剂富集，萃取液通过毛细管色谱柱分离，氢火焰离子化检测器（）检测后，记录其色谱图，利用内标法用来定量分析。利用内标法测出fi（fi为被测组分对内标物的相对定量校正因子）。此法准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果影响不大。2. 实验部分2.1试剂与仪器色谱纯苯、甲苯、二甲苯、正己烷；分析纯乙酸乙酯、二硫化碳。各组分标准溶液：于六个5-10mL血清瓶中分别取苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯和正己烷各0.02-0.03g，加入5.0mL乙酸乙酯溶解、摇匀，于冰箱内保存（准备室配置）。Agilent4890D型气象色谱仪；氢火焰离子

4、化检测器（FID）；毛细管色谱柱：HP5，以聚氧化硅烷-聚乙二醇为固定相（30m×0.25 mm×0.25m）；1L、5L微量进样器；色谱工作站。2.2 实验过程在一个5-10mL血清瓶中预先放入约2 mL乙酸乙酯，分别准确称取苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和正己烷0.02-0.03（准确至0.0002g）于血清瓶中，用乙酸乙酯溶解并稀释至5mL，摇匀。取废水样100mL，加入加入150L内标物正己烷，于100mL分液漏斗中,加2-4 g氯化钠, 溶解后, 加5.0mL二硫化碳萃取3min，静止分层，弃去水相。参照仪器操作使用说明书，启动仪器，设定色谱分析条件等，使

5、仪器进入正常工作状态。待色谱基线平直后分别将三苯单标依次进样，记下每种物质的保留时间，作为混合标准以及样品测定的对照定性依据。注入1 L混合标准溶液，以各纯组分的保留时间与混合标样中色谱图中各色谱峰对照定性。并计算以正己烷为基准物的相对定量校正因子fi。2.2.5样品测定。注入1L步骤2中萃取后样品溶液，以各纯组分的保留时间与样品色谱图中各色谱峰对照定性。并依据内标法计算样品含量。3. 结果与讨论3.1 实验数据与处理表1.基准物质的色谱数据物质正己烷苯甲苯对二甲苯邻二甲苯保留时间/min2.0902.6233.7575.0825.348表 2. 混样的色谱数据峰号峰名保留时间/min峰高/u

6、V峰面积/ uV·s3正己烷2.09074033.398117609.1096苯2.640115833.742159023.4848甲苯3.75763188.152111509.5639对二甲苯5.07392527.234145307.43810邻二甲苯5.34899110.750150749.859表 3 .废水样品的色谱数据峰号峰名保留时间/min峰高/uV峰面积/uV·s4正己烷2.082165.500183.2007甲苯3.74838.455193.65011邻二甲苯5.34885.500926.287混标样品中各组分的质量：正己烷 0.0332g/（5*103L）

7、=6.64*10-3mg/L苯 0.0235g/（5*103L）=4.70*10-3mg/L甲苯 0.0253g/（5*103L）=5.06*10-3mg/L邻二甲苯 0.0312g/（5*103L）=6.24*10-3mg/L对二甲苯 0.0326g/（5*103L）=6.52*10-3mg/L校正因子的计算：f苯=（117609.109×4.70×10-3）÷（159023.484×6.64×10-3 ）=0.52f甲苯=（117609.109×5.06×10-3 ）÷（111509.563×6.64

8、×10-3）=0.80f对二甲苯=（117609.109×6.52×10-3 ）÷（145307.438×6.64×10-3）=0.79f邻二甲苯=（117609.109×6.24×10-3 ）÷（150749.859×6.64×10-3）=0.76测量结果：表 4 混样中的三苯含量测量结果苯甲苯对二甲苯邻二甲苯峰面积As/uV·s159023.484111509.563145307.438150749.859正己烷峰面积As/uV·s117609.109混样中含量

9、/g·5mL-123.525.332.631.2混样中正己烷含量/g·5mL-133.2进样中质量/g4.75.066.526.24进样中正己烷质量/g6.64校正因子fi0.520.800.790.76表5样品中的三苯含量测量结果苯甲苯对二甲苯邻二甲苯校正因子fi0.520.800.790.76峰面积Ai/uV·s093.6500926.287峰面积As/uV·s183.00进样中质量mi/g013.5×10-300.126进样中正己烷质量/g3.297×10-2样品中含量Wi/g·L-1013.50126其中, mi(进

10、样= fi×正己烷密度：0.6594g/mL 3.2 讨论实验结果：废水中含有甲苯（13.5g·L-1）及邻二甲苯（126g·L-1），不含有苯和对二甲苯。均符合国家标准（国标GB5749-2006）：苯0.01mg/L；甲苯0.71mg/L；二甲苯0.5mg/L。程序升温程序升温指的是色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。各组分的保留值可用色谱峰最高处的相应温度即保留温度表示。采用程序升温的办法就能使高沸点及低沸点组分都能获得满

11、意结果。柱温与检测温度在测量中，检测的温度一定要高于柱温，是为了保证被分离后的组分不在检测器的时候冷凝，一是防止检测器损坏，二是防止检测不到样品。双柱定性的意义在某些试验中，我们会采用双柱定性。其原因在于单柱定性时存在着不同物质却又相同保留时间的可能性，这会导致定性结果不可靠。所以当存在这种可能性时，我们可以采用双柱定性来排出此错误，因为在两根不同极性的柱子上一般不可能会有相同的保留时间。由于用同一检测器测定同一种组分，当实验条件一定时，组分量愈大，相应的峰面积就愈大。但同一检测器测定相同质量的不同组分时，却由于不同组分性质不同，检测器对不同物质的响应值不同，因而产生的峰面积也不同。因此不能直

12、接应用峰面积计算组分含量。为此，引入“定量校正因子”来校正峰面积。分流进样使用毛细管柱时，有时要采用分流进样，是由于柱内固定相量少，为防止柱超载，要使用分流进样器。样品注入分流进样器气化后，只有一小部分样品进入毛细管柱 ，而大部分样品都随载气由分流气体出口放空。分析时使用的分流比范围一般为1:10-1:100。气相色谱中，若要提高色谱分离度，需控制以下实验条件。第一选择合适的载气，提高柱效能；第二选择合适的载气流速，适当的流速可以是物体分离更彻底；第三，选择合适的色谱柱，不同的色谱柱对混合组分的吸附，分配能力不一样，混合组分是否能在色谱柱中完全分离或者分离快慢，很大程度上取决于色谱柱的选择，色谱柱的类型、直径以及固体吸附剂的种类均对分离效果有很大的影响。第四，选择合适的柱温，必要时可以选择程序升温；第五，选择合适的汽化室温