DNPH-硅胶管的采样条件及其性能评价 - 中山大学化学学院 - Sun Yat .DOC

DNPH-硅胶管的采样条件及其性能评价  李敏霞 沈浩 肖茅 王玉海 曾暖茜 杨嘉杰 吴兴龙 吴愧 郑筠 （中山大学化学与化学工程学院，2000级，广州 510275） 指导老师：邹世春 副教授 摘要：本文对EPA方法TO-11中采用的Sep-Pak吸附管捕获大气中醛酮类污染物的效率进行了评价。初步结果表明，采样温度、流量对采样效率有较大影响，而且在任何条件下，采样管都有不同程度的穿透（breakthrough）现象。同时指出，Sep-Pak吸附管和相关分析方法仍存在不足，并可能影响有关大气污染研究的准确性。 关键词：Sep-Pak吸附管；影响因素；性能评价。 1. 引言 羰基化合物包括醛、酮、酸和脂类化合物，是大气中的主要污染物。其中大气中醛酮类物质是人们非常关注的一类化合物，其来源有两方面，一是来自于汽车尾气、化工行业、木材加工防腐以及吸烟直接产生醛酮类等物质（原生来源）；另一个主要来源是大气中的有机物经光化学反应所产生（次生来源）。实际上所有进入大气环境中的有机化合物均可由于光氧化都有可能转变成羰基化合物。即来自天然生物产生的有机物能产生羰基化合物的量很少，大多数是由于大气污染物发生光化学反应产生的二次污染物。 多数醛和酮是指定的189种危险的空气污染物中的两类。在大气羰基化合物中，最丰富的是甲醛，其次是乙醛和丙酮。甲醛污染的主要来源包括汽车尾气排放，煤气及吸烟，使用化学物质的工业生产过程也释放甲醛。在室内，甲醛来自硬木镶板，尿素，甲醛泡沫塑料制成的绝缘材料和家具。室内甲醛浓度最高可达80.5μg/m3，平均为28.95μg/m3。 ，。 U.S. Environmental Protection Agency USEPA）协同加利福尼亚空气资源委员会（California Air Resources Board CAPR）颁布了监控空气中醛和酮的取样和分析方法。EPA的TO-11方法纲要可监控大气中15种醛和酮。其它的EPA方法，IP-6A，IP-6B，IP-6C可检测同样的15种醛和酮。 目前用于大气中醛酮类化合物的测定方法很多，如光度法，富里叶变换红外光谱法、差式吸收光谱法、调制二极管激光吸收光谱法、自动荧光法，这些技术虽然能测定大气中0.1ppb以下的甲醛，并且后两种方法对比发现甲醛在1～10 ppb时相关系数为0.93。但这些方法的缺点是它们都只能测定甲醛，不能测定较高碳数的醛酮，并且均使用昂贵的仪器，方法不宜普及。光度法虽然简单，但测定的组分少、干扰严重、灵敏度低。红外光谱法一般用于污染源的在线监测，色谱法尤其是液相色谱法由于分离效果好，是分析大气中醛酮类化合物的主要方法。目前用于测定醛酮类化合物的液相色谱方法一般使用C18柱进行二元等度分离，或多次改变分离条件进行分离测定，后者对醛酮类几个难分离的物质对的分离效果较差；用四元等度分离方法可分离多达21种醛酮类化合物。 最灵敏且专属性最好的醛酮类物质分析方法基于此类物质与2，4-二硝基苯肼（DNPH）的反应，所生成的衍生产物苯腙用HPLC进行分离，并以UV光度法进行检测。 用涂渍于硅胶上的二硝基苯肼（2,4-dinitrophenylhydrazine， 目前，空气中醛类物质的样品采集所使用的方法（Method TO-11）是使用Waters公司生产的sep-Pak DNPH-silica吸附管进行。采样时将吸附管与一真空泵连接，使大气通过一含KI的反应柱，用以消除空气中O3对测定的干扰（空气中大量O3可与DNPH作用），除去O3的空气进行表面涂布DNPH的硅胶吸附管（sep-Pak DNPH-silica吸附管），其中的醛酮类物质即可与吸附管上的DNPH发生衍生反应生成苯腙衍生物而停留于吸附管上。此后，用乙腈将衍生物洗脱下来，再用带有UV检测器的HPLC对之进行分离分析。与传统方法相比，此方法使用安全方便，节省溶剂，重现性好，其检测限可达到3 ppbv（1 L样品）。 然而，此方法所采用的DNPH-硅胶吸附管未经详细的评价，尤其是对采样时的环境温度、湿度、采样速率及吸附容量对采样效率的影响的评价少见报道。如果不对上述采样条件进行评估，所获得的大气中醛酮化合物的浓度将出现严重偏差。 针对以上情况，本实验设计了一简易装置，考查了在不同温度、不同流速下sep-Pak DNPH-silica的吸附效率及行为。同时，实验还通过穿透实验（breakthrough），探讨了该种吸附管的吸附容量。 2. 实验部分 2.1主要仪器 烘箱、采样泵、流量计、高效液相色谱仪-紫外检测器（工作波长为360nm）， 2.2试剂 1）常用试剂：甲醛，乙醛，丙酮，苯甲醛（均为AR级），乙腈（HPLC级）；分析纯；流动相为乙腈；纯水； 2）醛酮标准混合液：将13种醛酮类标