毛细管法同时测定工作场所中酮类及苯系物*

商仲彬，黄　璨，倪天增

(中国广州分析测试中心，广东省化学危害应急检测技术重点实验室，广东　广州　510070)



毛细管法同时测定工作场所中酮类及苯系物*

商仲彬，黄璨，倪天增

(中国广州分析测试中心，广东省化学危害应急检测技术重点实验室，广东广州510070)

建立工作场所空气中常见酮类和苯系物的同时测定方法。采用活性炭管吸附，二硫化碳解吸，样品在毛细管气相色谱柱上分离，FID检测器检测。结果表明：对丙酮、丁酮、甲基异丁基甲酮、环己酮、苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯等10种组分的分离效果好，标准曲线的相关系数均大于0.999，相对标准偏差均小于5%，样品回收率在93.2%～103%之间。该方法能同时测定工作场所空气中的10种酮类和苯系物。

气相色谱；酮类；苯系物

常见酮类[丙酮、丁酮、甲基异丁基甲酮(MIBK)、环己酮]和苯系物(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)是轻工业中普遍使用的有机溶剂，它们沸点低，易挥发，接触和吸入会对人体健康产生不同程度的的危害。国家标准中工作场所空气中有机物的测定方法是按性质不同的化合物分类测定，且大多使用填充柱[1-3]。采用毛细管柱的分离方法同时测定常见酮类和苯系物的10种组分，各组分的分离程度和准确定量均取得满意效果。

1　实　验

1.1仪器与试剂

SHIMADZU GC-2010，带自动进样器。

标准物质：苯系物GBW(E)081880，丙酮GBW(E)081923，丁酮GBW(E)081924。

环己酮(99.99%)，MIBK(99.99%)，二硫化碳(色谱纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司。

1.2实验方法

1.2.1色谱分析条件

色谱柱：Rtx-Wax CAT.#12423(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；检测器：氢火焰离子化检测器；温度设置：进样口温度250 ℃，检测器温度250 ℃；柱温箱温度：初始温度40 ℃，保持4 min，以6 ℃/min升至110 ℃；流量设置：载气为高纯氮气(纯度>99.999%)，柱流量1.5 mL/min；分流进样，分流比20:1；氢气流量40 mL/min，空气流量400 mL/min，尾吹30 mL/min。

1.2.2标准曲线的绘制

用二硫化碳将混合标准物质中间溶液配制成1、2、4、10、20、40 μg/mL的标准系列，各浓度溶液进样1 μL，绘制标准曲线。

1.2.3样品的采集和处理

用活性炭管按GBZ159-2004采样规范[4]采集空气样品，用1.0 mL二硫化碳解吸1 h，进样1 μL。

2　结果与讨论

2.1色谱分析条件的选择

2.1.1色谱柱的选择

根据酮类及苯系物的理化性质及常见空气和废气中的常见有机物的性质，选择了中等极性色谱柱Rtx-624和极性色谱柱Rtx-Wax两种柱子进行比对试验，结果表明使用极性柱Rtx-Wax的分离效果更好，故选用极性毛细管柱[5]进行分离。

2.1.2柱温的选择

这十种组分中沸点最低的为丙酮56.5 ℃，沸点最高的是环己酮155.6 ℃，若采用恒温分析，用时长、峰形差且极难达到较好分离，故选择程序升温分析。初始温度40 ℃保持4 min时，丙酮、丁酮、苯等低沸点物质均已出峰且分离良好，以6 ℃/min升至87 ℃时所有目标组分全部出峰并达到有效分离，峰形尖锐无拖尾。设置升温至110 ℃终止是保证样品中的高沸点物质排出。

2.1.3载气及流速的选择

选用氮气为载气，根据已选择的色谱柱内径、膜厚、长度等条件比较了1.0、1.5、2.0、2.5 mL/min等流量的分析效果，结果表明1.0 mL/min的柱流量偏小，出峰时间长，2.0 mL/min和2.5 mL/min的柱流量偏大，对乙苯、对二甲苯、间二甲苯达不到基线分离的效果。最终采用1.5 mL/min的柱流量，能保证这十种组分在较短时间内达到较好分离。

2.1.4进样口及检测器条件

考虑到样品成分复杂沸点范围较大，为保证样品充分气化和防止检测器被污染，进样口和检测器温度均设置为250 ℃。选择进样口分流比为20:1，满足样品分析要求。为保证FID灵敏度，检测器氢气和空气的比例设置为1:10：氢气流量40 mL/min，空气流量400 mL/min。尾吹流量设置为30 mL/min。

综合以上色谱柱、柱温、载气及流速、进样口及检测器条件的优化比对试验结果，确定了最佳测定条件。测定结果显示：被测组分丙酮、丁酮、苯、MIBK、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、环己酮得到完全分离，见图1。

图1　10种组分混合色谱图Fig.1　Ten kinds of mixed chromatogram components

2.2干扰试验

图2　10种组分与常见有机物分离色谱图Fig.2　Ten Kinds of Component with Common Organic Matter Separation Chromatogram

加入常见有机物进行干扰实验，当丙酮、丁酮、苯、MIBK、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、环己酮与空气和废气中常见有机物甲醇、醋酸丁酯、十一烷、苯乙烯等共存时，在上述色谱条件下进行分析，这些物质均得到很好的分离，分离效果见图2。

2.3检出限与精密度

方法的检出限是以仪器基线噪声的 3倍计算[3×噪声(PA.s)×单位面积所相对应的浓度]。最低检出浓度以采集1.5 L空气样品计。精密度是将较低浓度混合样品重复测定6次，计算平均值、相对标准偏差。结果见表1。精密度符合《工作场所空气中毒物检测方法的研制规范》中≤10%的要求[6]。

表1　方法的检出限和精密度Table 1　Method detection limit and precision

2.4线性关系

将各浓度的混合标准溶液进样分析，根据各组分浓度和对应的峰面积计算出标准曲线，结果表明各组分标准曲线线性关系良好，回归方程及相关系数见表2。

表2　方法的线性回归方程及相关系数Table 2　The method of linear regression equation and correlation coefficient

2.5样品测定和准确度试验

在同时采样的另一份样品中加入一定量的标准物质，按上述条件进行回收率实验，测得回收率在93.2%～103%之间，样品测定结果及回收率数据见表3。

表3　各组分样品含量及回收率Table 3　Sample content and recovery rate of components

3　结　论

采用毛细管色谱柱按上述条件对工作场所空气中的丙酮、丁酮、苯、MIBK、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、环己酮10种组分进行测定，方法操作简单、定量结果准确、灵敏度高、精密度好。

[1]GBZ/T 160.42-2007 工作场所空气有毒物质测定 芳香烃类化合物[S].

[2]GBZ/T 160.55-2007 工作场所空气有毒物质测定 脂肪族酮类化合物[S].

[3]GBZ/T 160.56-2004 工作场所空气有毒物质测定 脂环酮和芳香族酮类化合物[S].

[4]GBZ159-2004工作场所空气中有害物质监测的采样规范[S].2004:5-9.

[5]毛细管气相色谱法测定油漆车间空气中多组分有机溶剂[J]．中国卫生检验杂志，2004,14(3):339.

[6]工作场所有害物质监测方法[M]．北京：中国人民公安大学出版社，2003:145-147.

Determination of Ketones and Benzenes in Workplace Air by Gas Chromatography*

SHANG Zhong-bin， HUANG Can， NI Tian-zeng

(Guangdong Provincial Key Laboratory of Emergency Test for Dangerous Chemicals,ChinaNationalAnalyticalCenterofGuangzhou,GuangdongGuangzhou510070,China)

An analysis method for determination of ketones and benzenes in workplace air was established. The sample was once absorbed into activated carbon, and then CS2was desorbed, the compounds were separated by gas chromatography on capillary chromatographic column and then determined by FID. Results showed that the ten compounds were separated well, the correlation coefficients of regression curves of the ten compounds were all greater than 0.999, the relative standard deviations were less than 5%, and the average recovery percentages were between 93.2% and 103%. The ten compounds could be simultaneously tested by this method.

gas chromatography; ketones; benzenes

广东省省级科技计划项目(2014B070705001)。

商仲彬(1989-)，男，助理工程师，主要从事环境监测与评价工作。

X18

A

1001-9677(2016)09-0116-03