【仪电分析】工作场所空气中甲酸的测定—气相色谱法

工作场所空气中甲酸的测定—气相色谱法

甲酸，又称蚁酸，无色而具有刺激性气味，是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。与乙酸、丙酸等其他羧酸的溶剂解吸-直接进样气相色谱检测方法不同，甲酸由于其本身在氢火焰离子化检测器上的灵敏度较低，因而多对其酯化后产物顶空进样分析。本方案参照《GBZ/T 300.112-2017 工作场所空气有毒物质测定 第112部分：甲酸和乙酸》，使用配备分流/不分流进样口和氢火焰离子化检测器的GC128气相色谱仪对工作场所空气中蒸汽态甲酸的浓度进行测定。

一、方法原理

空气中的蒸汽态甲酸用浸渍硅胶采集，硫酸溶液解吸，硫酸乙醇溶液衍生后顶空进样，经气相色谱分离，氢火焰离子化检测器检测，以保留时间定性，峰面积定量。

二、主要设备及试剂

a.       气相色谱仪：GC128，配备分流不分流进样口，FID检测器；

b.       色谱柱：CD-ACIDWAX，30m×0.32mm×0.25μm；

c.       恒温水浴锅；

d.       气密性进样针：1mL；

e.       万分之一天平；

f.        溶剂解吸瓶：5mL；

g.       顶空瓶：5mL；

h.       大气采样器：0-600mL/min；

i.        浸渍硅胶管：溶剂解吸型，内装600/300mg浸渍硅胶；

j.        硫酸溶液：体积分数5%；

k.       硫酸乙醇溶液：15mL浓硫酸慢慢加入95%体积分数乙醇中，用乙醇稀释至100mL；

l.        甲酸标准储备液：ρ=1000 μg/mL，有证标准溶液；

m.     甲酸标准使用液：ρ=200 μg/mL，由甲酸标准储备液配制。

三、实验方法

3.1 参考色谱条件

进样口温度：200℃；

检测器温度：250℃；

柱箱温度：60℃恒温；

柱流量：1.0 mL/min；

分流比：20:1。

3.2标准曲线的绘制

向6支顶空瓶中分别加入0~0.5mL甲酸标准使用液，各加硫酸溶液至0.5mL，配成甲酸浓度为0、30、60、100、150、200μg/mL的甲酸标准系列浓度，标准曲线配制见表1。各顶空瓶中加入0.5mL硫酸乙醇溶液，置于恒温水浴锅中55℃水浴90min。从低到高浓度依次取顶部空气0.1mL进样分析，以浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。

表1 标准曲线配制表

3.3 样品处理及实验

短时间采样：用浸渍硅胶管以300mL/min流量采集15min空气样品。将前后段浸渍硅胶分别倒入两支溶剂解吸瓶中，各加入2mL硫酸溶液（5%体积分数），封闭后振摇解吸30min。取0.5mL样品解吸溶液于顶空瓶中，加入0.5mL硫酸乙醇溶液，置于恒温水浴锅中55℃水浴90min后，按照绘制标准曲线相同操作条件进样分析。

四、实验结果

4.1 硅胶解析管解吸效率测定

取15只浸渍硅胶管分为3批，分别加入低中高3个浓度水平的标准溶液，密封后放置过夜，按实验方法解吸后测定，其结果如表2所示；

表2 浸渍硅胶管甲酸解吸率测试

 4.2 甲酸标准样品色谱图

浓度为200 μg/mL的甲酸标准样品顶空进样色谱图，如图1：

图1 200 μg/mL甲酸标准色谱图

4.3 工作曲线

0~200μg/mL甲酸工作曲线如图2所示，本次所得甲酸工作曲线相关系数＞0.999，线性表现良好：

图2 甲酸工作曲线

4.4 重复性

实验中对浓度为60 μg/mL和200 μg/mL的甲酸标准溶液进行6次平行测定，测定结果如表3所示：

表3 甲酸平行测定结果

图3 200μg/mL甲酸标准溶液6次顶空进样

4.5 样品计算

按下列公式计算空气中甲酸的浓度：

式中：

C —空气中甲酸的浓度，单位为毫克立方米（mg/m³）；

C₁、C₂——测得的前后段样品溶液中甲酸的浓度（减去样品空白），单位为微克每毫升（µg/mL）；

V——样品溶液的体积，单位为毫升（mL）；

V₀ ——标准采样体积，单位为升（L）；

D ——解吸效率，%。