环境比对水样中苯、甲苯和乙苯含量测定方法比较.pdf

化学工程师Sum335No.8ChemicalEngineerDO1:10.16247/ki.23-1171/tq.20230838分析测试环境比对水样中苯、甲苯和乙苯含量测定方法比较2023年第8 期金艳妮1,姜振武,贺攀红,孙银生1（1.河南省核技术应用中心，河南郑州450 0 44;2.哈尔滨市延寿生态环境局，黑龙江哈尔滨150 7 0 0）摘要：本实验选用3种测量方法对环境比对水样中的苯、甲苯和乙苯含量进行比较。实验结果显示，选用直接进样法，方法检出限为0.0 9 6 0.30 0 gL1重复性为2.8 3%3.54%；选用顶空直接进样法，方法的检出限为0.7 32 1.542 gL，重复性为2.7 2%3.2 0%；选用样品顶空稀释法，方法的检出限为0.2 340.459gL-1,重复性为3.0 9%4.0 4%。结果表明，3种测量方法重复性均小于5%，选用这3种方法测量标准质控样和比对水样中的苯、甲苯和乙苯含量时，顶空直接进样法优于直接进样法和样品稀释顶空法。关键词：苯；甲苯；乙苯；直接进样法；顶空直接进样法；样品稀释顶空法中图分类号：0 6 57.6Comparison of methods for determination of benzene,toluene and ethylbenzene in water samplesAbstract:In this experiment,three measurement methods were used to compare the contents of benzene,toluene and ethylbenzene in water samples.The results showed that the detection limits of direct injection methodwere 0.0960.300g.L-,and the reproducibility was 2.83%3.54%.The detection limits of direct injectionheadspace method were 0.7321.542gL-,and the reproducibility was 2.72%3.20%,The detection limits of theheadspace sample dilution method were 0.2340.459gL-,and the reproducibility was 3.09%4.04%.The resultsshowed that the repeatability of the three methods was less than 5%,and the headspace direct injection method wassuperior to the direct injection method and the sample dilution headspace method when the three methods wereused to measure the contents of benzene,toluene and ethylbenzene in the standard quality control samples and thecomparisonwater samples.Key words:benzene;toluene;ethylbenzene;direct injection method;headspace direct injection method;sample headspacedilutionmethod近年来,随着科技进步和工业发展，工业废水中产生的苯、甲苯和乙苯等有害物质，成为引起水污染的主要来源。因此,对其含量的准确测定变得尤其重要。可用于工业废水中苯、甲苯和乙苯检测的方法较多，沈燕峰111等采用直接进样气相色谱法，该方法操作简单，检出限为0.0 2 5 0.18 2 gmL-;刘美美、李义、胡璟珂等/2-41采用吹扫捕集气质联用技术，该方法检出限为0.0 2 0.10 gL-1，该方法的优点是检出限低，但仪器价格昂贵,普及有一定的难度；陶文靖、王华、刘永波15-7 1等采用顶空气质联用技术，该方法灵敏度高，检出限低；梁坚、张仕华、杨万宗、王静兰、收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 2作者简介：金艳妮（19 8 2-），女，陕西西安人，工程师，2 0 0 4年毕业于长安大学化学工程与工艺专业，大学本科，主要从事土壤和岩石矿物中无机及有机物分析研究工作。文献标识码：AJIN Yan-ni,JIANG Zhen-wu,HE Pan-hong,SUN Yin-shengl(1.Henan Nuclear Technology Application Center,Zhengzhou 450044,China;2.Harbin Yanshou Ecological Environment Bureau,Harbin 150700,China)仪器和主要试剂7820A型气相色谱仪（安捷伦）;AE.0V-1301色谱柱（中科安泰）;MODEL-DK5001B型自动顶空进样器（北京中兴嘉乘）。苯、甲苯和乙苯标液，浓度均为10 0 0 gmL-1,坛墨质检；苯、甲苯和乙苯标液，浓度为10.0 0、杨萍等 8-12 采用顶空-气相色谱法，该方法简便易行,可快速准确的进行废水中苯系物的测定。本实验选用合适的色谱柱，通过直接进样法、顶空直接进样法、样品稀释顶空法3种测量方法对环境比对水样中的苯、甲苯和乙苯含量进行比较,结果表明,选用顶空直接进样法测量结果更接近真值。1实验部分1.112023年第8 期20.00、50.0 0、10 0.0 0、2 0 0.0 0 gmL-1坛墨质检；苯、甲苯和乙苯比对样品，浓度见表4,河南省质量监督管理局；苯、甲苯和乙苯标准质控样品，浓度见表3，坛墨质检。1.2色谱条件进样口2 0 0,检测器2 50；载气：N2;分流比：10:1；柱流速：1.2 mLmin=l。升温程序：初始50 保持5min，以5min升温至150,保持5min。1.3实验方法1.3.11直接进样法分别取1.0 0 L浓度为10.0 0、20.00、50.0 0、10 0.0 0、2 0 0.0 0 gmL的苯、甲苯和乙苯标准溶液采用直接进样方式进样，按照1.2 仪器条件依次进行分析，以浓度为横坐标、峰面积为纵坐标绘制标准曲线。1.3.2J顶空直接进样法向5支顶空瓶中加入10.00mL饱和NaC1溶液，分别加人1.0 0、1.50、2.0 0、2.50、3.0 0 L浓度为10 0 0 gmL=的苯、甲苯和乙苯标准溶液，配制成浓度为10 0、150、2 0 0、2 50、30 0 gL-的苯、甲苯和乙苯标准溶液,立刻密封摇匀后,放人顶空进样器，自动进样1.0 mL气体，按照1.2 仪器条件进行分析。以浓度为横坐标、峰面积为纵坐标绘制标准曲线。1.3.3样品稀释顶空法取1.0 0 mL苯、甲苯和乙苯标准溶液（10 0 0 gmL-)分别置于10 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。向5支顶空瓶中加人10.00mL饱和NaC1溶液，分别加入5.0 0、10.0 0、15.00、2 0.0 0、2 5.0 0 L稀释后的苯、甲苯和乙苯标准溶液，立刻密封摇匀，配制成浓度为50、10 0、150、200、2 50 gL-1的苯、甲苯和乙苯标准溶液，放入顶空进样器，自动进样1.0 mL气体，按照1.2 仪器条件进行分析。以浓度为横坐标、峰面积为纵坐标绘制标准曲线。1.4样品溶液的配制直接进样法取样品溶液1.0 0 L直接进样，与标准系列一同分析。顶空直接进样法取样品溶液2 0 L加入10.00mL饱和NaC1溶液的顶空瓶中，随标准系列一同分析。样品稀释顶空法取样品溶液0.50 mL于2 0 0 mL容量瓶中,用水稀释至刻度，分取1.0 0 mL于10.0 0 mL顶空瓶中，立刻密封摇匀，放人顶空进样器中，随标准系列一同分析。2结果与讨论金艳妮等：环境比对水样中苯、甲苯和乙苯含量测定方法比较色谱柱的选择不同色谱柱会影响色谱峰的峰型、灵敏度及保留时间。本实验考察了AE.OV-1301（中极性）、SE-30（非极性）和DB-FFAP（极性)3种不同极性色谱柱的实验效果。结果表明,选用SE-30色谱柱时、出峰快但基线波动大，对结果准确度影响较大；选用DB-FFAP色谱柱时,分离效果差,对结果准确度有一定影响；选用AE.OV-1301色谱柱时，分离效果好，色谱峰峰型尖锐、对称且基线稳定，能保证测试结果的准确性。因此,本实验选择AE.OV-1301色谱柱作为实验用色谱柱，直接进样法、顶空直接进样法和样品稀释顶空法的色谱图见图1。100*由S98SI66891S19080706050403020080706050403020024.65160555010/45403530252015024681012141618202224时间/min（c）样品稀释顶空法图13种测量方法的色谱图Fig.3Chromatogram of three measurement methods392.1NL6096T989681012141618202224时间/min(a)直接进样法LLz899011L9S9L6L6SS681012141618202224时间/min(b)顶空直接进样法40由图1可见，选用AE.OV-1301色谱柱时，采用直接进样法、顶空直接进样法和样品稀释顶空法，苯、甲苯和乙苯色谱峰的峰型尖锐、对称,无拖尾现象，整个实验过程在2 5min内完成。Tab.1Standard curve and detection limit of three measurement methods定量方法名称组分名称直接进样法苯甲苯乙苯顶空直接进样法苯甲苯乙苯样品稀释顶空法苯甲苯乙苯由表1可见，选用直接进样法，在10 2 0 0 gL-1线性范围内，苯、甲苯和乙苯标准曲线相关系数在0.99以上，检出限为0.0 9 6 0.30 0 gL-；选用顶空直接进样法，在10 0 30 0 gL=线性范围内，苯、甲苯和乙苯标准曲线相关系数在0.9 9 9 以上，方法检出限为0.7 32 1.542 gL；选用样品稀释顶空法，在50 2 50 gL-1线性范围内，苯、甲苯和乙苯标准定量方法组分名称直接进样法苯甲苯乙苯顶空直接进样法苯甲苯乙苯样品稀释顶空法苯甲苯乙苯由表2 可见，选用直接进样法，其RSD为2.83%3.54%，灵敏度高；选用顶空直接进样法，其RSD为2.7 2%3.2 0%，灵敏度有所降低;选用样品稀释顶空法,其RSD为2.50%3.7 2%，灵敏度最低。从数据结果可以看出，3种测量方法重复性均小于5%,均能满足测试要求。2.43种测量方法的准确度比较取苯、甲苯和乙苯标准质控样品按1.4对样品处理后，每种样品做3份，于1.2 仪器条件下依次进行分析，选用3种测量方法测量其浓度，实验数据见表3。金艳妮等：环境比对水样中苯、甲苯和乙苯含量测定方法比较表13种测量方法标准曲线及检出限线性范围/gL-1相关系数102000.996102000.997102000.9971003000.9991003000.9991003000.999502500.997502500.998502500.997曲线相关系数在0.9 9 以上，方法检出限为0.2 340.459gL-。3种测量方法均能满足测试要求。2.33种测量方法的精密度比较取苯、甲苯和乙苯标准质控样，按照1.4对样品进行处理后，每种样品做6 份，于1.2 仪器条件下依次进行分析,用3种测量方法计算其相对标准偏差，实验数据见表2。表2 3种测量方法的精密度(n=6）Tab.2Precision of three measurement methods(n=6)122615954256783026332982693538275433827497903842343928593836963995504441154511852516752460982457002560082847472932032023年第8 期2.23种测量方法的线性范围及检出限分别按照1.3.1、1.3.2、1.3.3配制苯系物标准系列，于1.2 仪器条件下依次进行分析，并绘制标准曲线,结果见表1。曲线方程y=23160.0 x-20099.9y=24501.0 x+18198.8y=25118.8x+41606.5y=4375.95x-36584.4y=4685.84x-62610.9y=5177.56x-56958.6y=2477.66x-21038.8y=2566.5x+18144.7y=2759.44x+36400.6峰面积34256520625940032708689274109028502572877563387110379538379242387679444375458876242372252344245209263831307272289898表33种测量方法的准确度Tab.3Accuracy of three measurement methods组分测量浓度/gmL-定量方法名称1直接进样法苯84.285.783.584.589.66.8甲苯86.385.184.985.489.0 6.7乙苯87.286.385.186.289.2 6.7顶空直接进样法苯88.188.486.287.689.66.8甲苯86.387.587.187.089.06.7乙苯86.8 87.287.287.189.2 6.7样品稀释顶空法苯98.397.599.298.389.66.8甲苯98.797.298.898.289.0 6.7乙苯99.899.598.099.189.2 6.7检出限/gL-10.1740.0960.3000.7321.5420.9570.4590.2790.234RSD/%5624346632644120253058427822182624773287451536567436887636545137089742768742998024363625870926420325757427452829328723平均值/gmL-12.833.323.542.793.202.722.503.283.72标准浓度2023年第8 期由表3可见，选用直接进样法和顶空直接进样法测量质控样品时，苯、甲苯和乙苯的测试结果均在测试范围内，顶空直接进样法测量结果更接近真值；选用样品稀释顶空法测量标准质控样品时，苯、甲苯和乙苯的测试结果比真值偏高,超出了测试范围。3种测量方法中，顶空直接进样法优于直接进样法和样品稀释顶空法。2.5实际比对样品测定取比对样品，按照1.4对样品进行处理后进样，每种样品分别做3份，于1.2 仪器条件下依次进行分析,用3种测量方法测定其浓度，结果见表4。表4比对样品测量结果Tab.4 Measurement results of comparison samples组分测量浓度/g?mL-1定量方法名称1直接进样法苯103.5105.83103.6104.3甲苯61.261.961.461.5乙苯83.7 85.184.284.3顶空直接进样法苯106.1107.6107.4107.0甲苯64.265.165.364.9乙苯88.392.292.190.9样品稀释顶空法苯117.8117.0118.1117.6甲苯71.871.272.671.9乙苯 10 1.5 10 1.83102.2101.8由表4可见，选用直接进样法和顶空直接进样法测定实际比对样品中的苯、甲苯和乙苯时,顶空直接进样法的测量结果更接近真值；选用样品稀释顶空法测定实际比对样品中的苯、甲苯和乙苯时,其测量结果偏高且超出误差范围。3结论本实验选用直接进样法、顶空直接进样法和样品稀释顶空法3种测量方法对环境比对水样中的金艳妮等：环境比对水样中苯、甲苯和乙苯含量测定方法比较真值23平均值/ugmL-1108.464.092.5108.464.092.5108.464.092.541苯、甲苯和乙苯进行定量分析，实验结果表明，3种方法的线性范围、检出限、精密度等指标均能满足测试要求，但对质控标准样品和实际比对样品测量时，顶空直接进样法测试结果优于直接进样法和样品稀释顶空法。参考文献1沈燕峰，陈秋红，直接进样气相色谱法测定废水中的苯系物J.环境监测管理与技术，,19 9 7,9（4)：2 1-2 2.【2 刘美美，张小辉，马娅妮，等.吹扫捕集气相色谱质谱联用法测定地下水中2 7 种挥发性有机物 J.岩矿测试,2 0 12,31(3)：495-500.3李义，董建芳，张宇.地下水中挥发性有机污染物的吹扫捕集气相色谱-质谱联用法测定 J.岩矿测试,2 0 10,2 9(5)：513-517.4胡璟珂，沈加林，马健生.吹扫捕集气相色谱质谱联用法测定地下水中挥发性有机物 J.理化检验-化学分册,2 0 0 9,45(3)：281-283.5陶文靖，黄勤，李胜生.顶空进样气相色谱质谱联用法测定地下水中2 5种挥发性有机物 J.岩矿测试，2 0 10,2 9（5)：543-546.6 三王华，陈礼懿，李支薇.顶空气相色谱法质谱法测定废水中的挥发性有机化合物和卤化溶剂 J.化学分析计量，2 0 19,2 8(2)：61-64.【7 刘永波，赵慎晃，薛瑞芳.顶空气相色谱、质谱联用法测定水和废水中8 种苯系物 J.环境监测管理与技术，2 0 12,2 4（1)：43-46.8 梁坚.顶空毛细管柱气相色谱法测定水中苯系物、乙和丙烯腈 J.理化检验-化学分册，2 0 10,46（4)：39 3-39 5.93张仕华.测定生活饮用水中7 种苯系物的顶空气相色谱法 J.浙江预防医学，2 0 13,2 5（10）：9 1-9 3.【10 杨万宗，庄定利，徐玮，等.生活饮用水中苯习武的顶空气相色谱测定法 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