空气中正十二烷检测方案(气相色谱仪)

2 使 用 Online TD-GC分析空气中的挥发性有机化合物 简介 挥发性有机化合物(VOCs) 已经被公认为主 要的空气污染源，相关部门将其作为一级污染和二级污染(例如：光化学烟雾)根源进行管制。美国环境保护署根据1990年《清 洁空气法》(CAA)确定了189种有害空气污染物，其中51%是挥发性有机化合物。《清洁空气法》为空气中挥发性有机化合物和臭氧污染的监测提供了进一步的法规和指导。美国环境保护署的《臭氧前体物取样和分析的技术支持文件》(EPA/600-R-98/161(1998))1列出了57种臭氧前体物目标分析物，而美国各州也提出了建立光化学评估监测站(PAMS) 的要求。 2017年，美国环境保护署就所有光化学评估监测站发布了指导意见2，强烈建议这些站点通过气相色谱法3分析27种主要化合物和37种可选化合物，以每小时为周期收集特定挥发性有机化合物的测量值。同年，中国也出台相应法规，要求相关机构监测 PAMS第一版指南中规定的57种挥发性有机化合物，13种醛类和酮类化合物，以及47种卤代烃化合物和含氧挥发性有机化合物。 珀金埃尔默 TurboMatrixTM 300 TD 是一款高效的热脱附仪，专门用于 C2-C12碳氢化合物的自动取样和浓缩。当与珀金埃尔默 Clarus GC 联用时， TurbomatrixTM 300 TD 可根据监管要求，轻松准确地分析环境空气样品中的挥发性有机化合物含量。这套系统是臭氧前体物分析的黄金标准，具有重现性高、定量限低的优点。 本文详细介绍了利用珀金埃尔默 TurboMatrix Online 300 TD和 Clarus 580 GC 监测多种有发性有机化合物的方法。本应用报告显示，监测结果具有良好的再现性、线性和检出限值。 实验 仪器 本实验中，我们使用珀金埃尔默 Clarus 580 Dual GC/FID 和TurboMatrix Online 300 TD， 具体实验条件如表1所示。BP-1色谱柱(50m×0.22mm×1.0um) 为主分析柱，直接与热脱附传输管线相连。经典的 Alumina PLOT 色谱柱则用于分离样品中较轻的组分。较重的组分则采用中心切割技术进行分离，通过寸融二氧化硅毛细限流管和 D-SwaferTM工具包切换到火焰离子化检测器(FID) 进行分析。系统原理图见图1. 本研究采用增强型空气监测阱来浓缩目标化合物。依据之前一份关于环境空气监测的应用报告4，在两个强效吸附剂的前面设置一个由弱吸附剂组成的小缓冲区，可以提高较重组分的精度和回收率。 标准气体 校准气体混合物， PAMS 标气示 TO-15标气皆购自 Linde Gas 公司，并采用动态稀释装置 (BesserTechnology 公司)进行稀释。 结果和讨论 低碳通道和高碳通道校准标准的色谱图如图2和图3所示，目标化合物具有良好的峰形和基线分离。中心切割时间设定为9.8分钟，因此，洗脱时间早于顺-1，2-二氯乙烯的化合物被切换到 PLOT 色谱柱进行进一步分离，其他化合物则通过毛细限流管后进行检测。表2-3总结了浓度为报告限时的保留时间 (RT)、方法动态范围和信噪比(S/N)结果。所有化合物的线性系数(r²)均在 0.996以上，这表明此次分析在浓度介于 1-40 ppbc 之间具有可靠性。通过在规定浓度下分析6个重复样品，确定了保留时间的稳定性、峰面积精度和信噪比。 表1.分析参数 热脱附仪参数 GC 参数 取样时间 40 min 柱温箱初始温度 45°C 泵流量 15 mL/min 保持时间 15.0 min 模式 Online 升温速率 5°C/min 预浓缩冷阱低温 -30°C 2号干燥箱温度 170°C 预浓缩冷阱高温 320°C 保持时间 0min 预浓缩冷阱保持时间 6 min 升温速率 15 °C/min 预浓缩冷阱加热速度 40 °C/min 3号干燥箱温度 200°C 阀温度 180°C 保持时间 6.0 min 传输线温度 220°C FID 温度 250°C 柱压 38.5 psi 气体流量 400 mL/min 入口分流 关闭 氢气(Hz)流量 40 mL/min 出口分流 4mL/min 中心切割时间 9.8 min 图2.浓度为 50 ppbc 时低碳通道(A))和高碳通道(B)的PAMS标气的色谱图。 表 2. PAMS 组分低碳通道，浓度在报告限的各化合物保留时间(RT)、方法动态范围和信噪比 (S/N)结果。 保留时间 化合物名称 CAS扁号 通道 线性 (1-40 ppbc) r2 检测下限 浓度为 5 ppbc 时的精度 (6次进样的RSD%) 保留时间 峰面积 浓度为 0.25 ppbc 时的信噪比 8.53 乙烷 74-84-0 低 0.9998 7.25 0.19 2.83 9.26 乙烯 74-85-1 低 0.9962 6.53 0.91 1.93 12.55 丙烷 74-98-6 低 0.9987 2.01 1.17 3.07 20.25 丙烯 115-07-1 低 0.9983 4.91 2.23 2.44 23.71 异丁烷 75-28-5 低 0.9993 8.86 1.48 3.73 24.96 丁烷 106-97-8 低 0.999 20.85 1.41 3.70 25.32 乙炔 74-86-2 低 0.9961 5.51 2.24 3.59 29.90 t-2-丁烯 107-01-7 低 0.9986 18.87 1.24 3.45 30.50 1-丁烯 106-98-9 低 0.9995 19.45 1.25 8.62 31.95 顺-2-丁烯 590-18-1 低 0.9988 18.78 1.13 3.80 33.83 环戊烷 287-92-3 低 0.9982 25.32 0.92 3.80 33.83 异戊烷 78-78-4 低 0.9982 25.32 0.92 3.80 34.62 正戊烷 109-66-0 低 0.9984 12.13 0.90 3.66 37.34 t-2-戊烯 646-04-8 低 0.9983 26.52 0.89 3.74 38.39 1-划烯 109-67-1 低 0.9981 26.08 0.94 3.38 38.95 顺-戊烯 627-20-3 低 0.9982 24.31 0.89 3.65 40.63 2，2-二甲基丁烷 75-83-2 低 0.9981 26.78 0.78 3.92 41.81 异戊二烯 78-79-5 低 0.9992 26.82 0.75 3.89 表 3. PAMS 组分在高碳通道，浓度在报告限的各化合物保留时间(RT)、方法动态范围和和噪比 (S/N)结果。 总结 本文利用配有在线空气取样附件的 TurboMatrix300 TD 热脱附仪收集、浓缩和脱附各种挥发性有机化合物，再通过配有 D-Swafer 的 Clarus 580 GC 分析样品。增强型空气监测阱提高了较重组分的分析精度与回收率。本文各项数据显示了 PAMS 和TO-15标目目化化合物列表中的各个组分的分析结果良好，进而体现 Online TD-GC 系统具有良好的扩展应用范围。 ( 1 . PAMS T A D http：//www.epa.gov/ttn/amtic/files/ambient/pams/newtad.pdf. ) ( 2. PAMS R e quired Quality Assurance Implementation Pl a n ht t ps ： / /ww w 3 .epa.g o v / t t na m t i 1 / f iles /a mbient / pa m s / P A MS%20 Q ual i ty% 20A s s uranc e% 20lmple me n tat io n % 20 P l a n 09 2 7 1 6 _ V 4.0 . pdf. ) ( 3. ht tp s ： / /w w w 3.e p a.gov/tt nam t i1/f i le s/a m bi e nt/pams/ ta r ge tli s t. p d f ) ( 4. National E PA policy VOC mo n itoring in the key cities-2018.pdf. ) 5. Miles Snow， 2018. Improvements to Ambient Air Monitoring(U.S. EPA PAMS) Using a Clarus 690 Gas Chromatograph.PerkinElmer Application note. 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司地址：上海张江高科技技区张衡路1670号邮编：201203电话：021-60645888传真：021-60645999 www.perkinelmer.com.cn 有关我公司完整的全球办事处设立情况，请访问 www.perkinelmer.com/ContactUs 珀金埃尔默TurboMatrix™ 300 TD 是一款高效的热脱附仪，专门用于C2‒C12 碳氢化合物的自动取样和浓缩。当与珀金埃尔默Clarus® GC 联用时，Turbomatrix™ 300 TD 可根据监管要求，轻松准确地分析环境空气样品中的挥发性有机化合物含量。这套系统是臭氧前体物分析的黄金标准，具有重现性高、定量限低的优点。本文详细介绍了利用珀金埃尔默TurboMatrix Online 300 TD和Clarus 580 GC 监测多种挥发性有机化合物的方法。本应用报告显示，监测结果具有良好的再现性、线性和检出限值。