專利名稱：一種對空氣中多種揮發(fā)有機物的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對空氣中揮發(fā)有機物的檢測技術(shù)，尤其涉及一種對空氣中多種揮發(fā)有機物的檢測方法。
背景技術(shù)：
空氣中很多揮發(fā)有機物具有毒性，具有致癌、致畸、致突變作用，所以很多國家對揮發(fā)有機物制定嚴(yán)格的限量。目前對空氣中各種有機揮發(fā)物的檢測大多采用傳統(tǒng)的空氣采樣和檢測方法，例如對空氣中甲苯的檢測方法為，使用玻璃管，裝上4英寸的20/40目的活性碳(之后發(fā)展成用兩段各1英寸的活性炭裝到玻璃管中，使用這樣的玻璃管采集甲苯)，然后抽氣通過玻璃管吸收甲苯，用合適的溶劑解吸，用氣相色譜測定；對空氣中的丙酮也是用活性炭收集，然后用GC/FID測定，而活性炭收集丙酮的缺點是穩(wěn)定時間比較短；對空氣中的環(huán)己酮最早用活性炭(或用Chromosorb 106代替活性炭)管采集，用合適的溶劑解吸，用氣相色譜測定含量，其缺點是回收率會很快下降；對空氣中的異丙醇用椰子殼碳管采集，放在冰箱里保存，盡快測定，可以用60/40DMF/CS2的混合溶劑解吸；對空氣中的二氯甲烷是用大容量的活性炭管采集，用合適的溶劑解吸，得到的回收率較低，精密度較差；空氣中的苯也是使用活性炭管采集。上述傳統(tǒng)的檢測方法由于使用的采樣工具比較原始，使用的分析方法比較簡單，分析測試儀器比較簡陋，精密度較低，這樣導(dǎo)致測試結(jié)果的代表性、準(zhǔn)確性和精密性比較差，并且一次只能單獨測定一種揮發(fā)有機物。而基于安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護的要求，對空氣中有機揮發(fā)物的分析要求日趨復(fù)雜，要求分析的空氣中有機揮發(fā)物的范圍越來越大，要求分析測定的含量越來越低，要求分析測定的速度越來越快，顯然，目前的方法無法適應(yīng)上述要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種方法，該方法能夠一次同時精確地測定空氣中多種揮發(fā)有機物。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種對空氣中多種揮發(fā)有機物的檢測方法，所述方法包括A、利用擴散型揮發(fā)有機物采樣器采集空氣中多種揮發(fā)有機物；B、利用溶劑將采集的多種揮發(fā)有機物萃取至所述溶劑中；C、用氣相色譜法分離測定各種揮發(fā)有機物，得到各種揮發(fā)有機物在溶液中的濃度；D、通過計算得到各種揮發(fā)有機物在空氣中的含量。
所述的方法，其中所述的步驟C包括如下具體處理過程C1、采用火焰離子化檢測器和非極性毛細(xì)管氣相色譜柱，并設(shè)置進樣口溫度以及火焰離子化檢測器溫度均為250-300℃；C2、將初始柱箱溫度設(shè)置在預(yù)定的初始溫度并保持第一預(yù)定時間，然后按照預(yù)定的升溫程序?qū)⒅錅囟壬令A(yù)定的最終溫度保持第二預(yù)定時間；C3、得到揮發(fā)有機物的色譜圖；C4、根據(jù)揮發(fā)有機物的色譜圖計算出各揮發(fā)有機物在溶液中的濃度。
所述的方法，其中所述步驟C2所述柱箱初始溫度為25-30℃，第一預(yù)定時間為2min；預(yù)定的升溫程序為先按第一升溫速率將溫度升到60℃，再按第二升溫速率升至所述最終溫度；所述的最終溫度為200℃，第二預(yù)定時間為3min。
所述的方法，其中所述步驟C1還包括如下處理設(shè)置火焰離子化檢測器的各項參數(shù)為分離載氣為氮氣，分離模式為恒壓分離；柱頭壓為6.00-9.00psi；分流比設(shè)置在5∶1或50∶1之間；進樣量為1.0μL；氫氣為20-40mL/min；空氣為200-400mL/min；尾吹氣加柱流量恒定在40-60mL/min；所述的步驟C2所述的第一升溫速率為5-10℃/min，第二升溫速率為20-70℃/min。
所述的方法，其中所述步驟C中最佳參數(shù)設(shè)置為所述柱箱初始溫度為30℃，第一升溫速率為5℃/min，第二升溫速率為70℃/min，柱頭壓為8.00psi，分流比設(shè)置為10∶1，進樣口溫度為250℃，火焰離子化檢測器溫度為300℃，氫氣為30mL/min，空氣為300mL/min；尾吹氣加柱流量恒定在50mL/min。
所述的方法，其中所述的步驟A包括以下具體步驟打開擴散型揮發(fā)有機物采樣器并將其設(shè)置在采樣點，經(jīng)過預(yù)定的采樣時間后封閉采樣器待測定。
所述的方法，其中所述的步驟D包括如下步驟D1、根據(jù)各揮發(fā)有機物在溶劑中的濃度計算出吸附在采樣器中的有機揮發(fā)物的質(zhì)量；D2、計算出各揮發(fā)有機物在空氣中的含量。
所述的方法，其中所述步驟B所述的溶劑為二硫化碳。
所述的方法，其中所述步驟D2可以采用以下公式計算各揮發(fā)有機物在空氣中的含量
其中Cv為采樣樣品在空氣中的含量，單位為L/L；P為氣體分壓，單位為atm；M為摩爾質(zhì)量，單位為g/mol；R為氣體常數(shù)，單位為L*atm/mol*k；T為氣體溫度，單位為k；SR為采樣率，單位為mL/min；t為采樣時間，單位為min；r為回收率；m為采樣樣品的二硫化碳溶液中揮發(fā)有機物的質(zhì)量，單位為g。
所述的方法，其中所述步驟B包括如下處理把2mL二硫化碳加入到采樣器中，在室溫下所述采樣器振蕩30分鐘，有機揮發(fā)物被萃取至二硫化碳溶劑中形成二硫化碳溶液，再把二硫化碳溶液轉(zhuǎn)移到色譜瓶中。
本發(fā)明的有益效果為采用本發(fā)明方法能夠一次同時采集特定區(qū)域空氣中多種揮發(fā)有機物，并且由于采用氣相色譜分離分析方法和非極性毛細(xì)管氣相色譜柱，以及低初始柱溫和按照預(yù)定程序升溫的程序?qū)Χ喾N揮發(fā)有機物進行分離和測定，解決了復(fù)雜化合物的分析問題，特別是成功地解決了丙酮、異丙醇和二氯甲烷等低分子量低沸點化合物的分離測定難題，顯著地提高了揮發(fā)有機物的檢測靈敏度和分析的效率，節(jié)省了大量的金錢和時間，降低了檢測成本，并且具有優(yōu)異的檢測精度和準(zhǔn)確度。


圖1為揮發(fā)有機物的色譜圖；圖2為色譜圖中色譜峰1、2、3和4的放大圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明本發(fā)明主要分為樣品采集和樣品分析測定兩個環(huán)節(jié)，包括以下步驟A、利用擴散型揮發(fā)有機物采樣器對特定區(qū)域中的空氣進行采樣，采集空氣中多種揮發(fā)有機物；B、利用溶劑將采集的多種揮發(fā)有機物萃取至所述溶劑中；C、用氣相色譜分離法分離出各種揮發(fā)有機物；D、通過計算得到各種揮發(fā)有機物在空氣中的含量。
本發(fā)明利用擴散型揮發(fā)有機物采樣器對特定區(qū)域中的空氣進行采樣。擴散型揮發(fā)有機物采樣器是利用擴散或者滲透的原理使揮發(fā)有機物從高濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移到低濃度區(qū)域并進行采集的一類采樣器。例如3M公司的3520揮發(fā)有機物采樣器。擴散型揮發(fā)有機物采樣器小巧、精致、不需要動力、便于攜帶、準(zhǔn)確度高、精密度好，可以懸掛在采樣人員的衣領(lǐng)或者帽檐處，而不影響采樣人員的正?；顒?；而且佩帶者在特定區(qū)域活動時，采樣器可以采集特定區(qū)域內(nèi)的空氣中揮發(fā)有機物；并且由于該采樣器是擴散型采樣器，通過空氣擴散，揮發(fā)有機物從高濃度向采樣器中擴散，可以長時間進行采樣，可以準(zhǔn)確、客觀地反映一個較長時間段的空氣中有機揮發(fā)物的總體水平。在本發(fā)明中，使用擴散型揮發(fā)有機物采樣器一次性采集空氣中多種有機揮發(fā)物，例如丙酮(acetone)、苯(benzene)、環(huán)己酮(cyclohexanone)、異丙醇(isopropyl alcohol)、2-丁酮(methylethyl ketone)、4-甲基-2-戊酮(methylisobutylketone)、二氯甲烷(methylene chloride)、甲苯(toluene)、三氯乙烯(trichloroethylene)、二甲苯(xylene)等10種有機揮發(fā)物。其采樣的具體方法是打開擴散型揮發(fā)有機物采樣器并放置在采樣點，經(jīng)過預(yù)定的采樣時間后封閉采樣器待測定。當(dāng)采樣結(jié)束后，把有機揮發(fā)物采樣器密閉，在實驗室把2mL二硫化碳加入到采樣器中，室溫振蕩30分鐘，有機揮發(fā)物被萃取至二硫化碳溶液中，把二硫化碳溶液轉(zhuǎn)移到色譜瓶中待分析測定。
本發(fā)明采用氣相色譜火焰離子化檢測器(FID)分離測定以上10種化合物，得到各有機揮發(fā)物的色譜圖，其步驟為C1、采用非極性毛細(xì)管氣相色譜柱，例如HP-1 19091Z-413毛細(xì)管柱(30m*0.32mm*0.25μm)，并設(shè)置進樣口溫度以及FID溫度均為250-300℃，其中，進樣口最佳溫度為250℃，F(xiàn)ID最佳溫度為300℃；C2、將初始柱箱溫度設(shè)置在預(yù)定的初始溫度并保持第一預(yù)定時間，然后按照預(yù)定的升溫程序?qū)⒅錅囟壬令A(yù)定的最終溫度保持第二預(yù)定時間；在實際應(yīng)用中，將柱箱溫度的初始溫度設(shè)置在25-30℃之間(最佳值為30℃)，保持約2min，然后以5-10℃/min(最佳值為5℃/min)的升溫速率到60℃，再以20-70℃/min(最佳值為70℃/min)的升溫速率升到200℃，保持約3min；在分離過程中，其它參數(shù)條件設(shè)置為分離載氣為氮氣，分離模式為恒壓分離；柱頭壓為6.00-9.00psi(最佳值為8.00psi)；分流比設(shè)置在5∶1或50∶1之間(最佳值為70℃/min)；進樣量為1.0μL；氫氣為20-40mL/min(最佳值為30mL/min)；空氣為200-400mL/min(最佳值為300mL/min)；尾吹氣加柱流量恒定在40-60mL/min(最佳值為50mL/min)。
C3、得到如圖1所示的揮發(fā)有機物的色譜圖。其中色譜峰1為丙酮(acetone)、色譜峰2為異丙醇(isopropyl alcohol)、色譜峰3為二氯甲烷(methylene chloride)、色譜峰4為2-丁酮(methylethylketone)、色譜峰5為苯(benzene)、色譜峰6為三氯乙烯(trichloroethylene)、色譜峰7為4-甲基-2-戊酮(methylisobutylketone)、色譜峰8為甲苯(toluene)、色譜峰9為間，對-二甲苯(m，p-xylene)、色譜峰10為環(huán)己酮(cyclohexanone)、色譜峰11為鄰二甲苯(o-xylene)。由圖1可見，按照上述方法得到的色譜圖色譜峰相互不重疊，沒有雙峰，呈高斯分布，圖形漂亮，說明分離效果好，根據(jù)這樣的色譜圖測定計算出的各揮發(fā)有機物在空氣中的含量才準(zhǔn)確，并且精度高。
根據(jù)色譜圖計算各種揮發(fā)有機物在空氣中的含量包括兩步1、根據(jù)揮發(fā)有機物的色譜圖計算出各揮發(fā)有機物在二硫化碳溶劑中的濃度；2、計算出各揮發(fā)有機物在空氣中的含量。其具體計算如下二硫化碳溶液中揮發(fā)有機物的濃度為c=A×csAs×F---(1)]]>(1)式中，c為采樣樣品的二硫化碳溶液中揮發(fā)有機物的濃度，單位為g/mL；A為采樣樣品的二硫化碳溶液中揮發(fā)有機物的響應(yīng)值，單位為pA*s；cs為揮發(fā)有機物標(biāo)物質(zhì)的濃度，單位為g/mL；As為揮發(fā)有機物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的響應(yīng)值，單位為pA*s；F為樣品二硫化碳溶液的稀釋倍數(shù)。
二硫化碳溶液中揮發(fā)有機物的質(zhì)量為m＝c×vc(2)(2)式中，m為采樣樣品的二硫化碳溶液中揮發(fā)有機物的質(zhì)量，單位為g；vc為二硫化碳的萃取體積，單位為mL。
當(dāng)r為二硫化碳在擴散型有機揮發(fā)物采樣器的回收率，m0為吸附在采樣器中的有機揮發(fā)物的質(zhì)量時，得到公式3m0=mr---(3)]]>當(dāng)M為化合物分子量時，其摩爾數(shù)為n=m0M=mr×M---(4)]]>有機揮發(fā)物在空氣中是以氣體的形式存在，符合氣體定律P×V＝n×R×T，其中，P為氣體分壓，V為氣體體積，n為氣體摩爾數(shù)，R為氣體常數(shù)，T為氣體溫度。即V=n×R×TP---(5)]]>用擴散型揮發(fā)有機物采樣器采樣時通過的空氣體積數(shù)為V空氣＝SR×t (6)公式(5)中SR為采樣率，t為采樣時間。
從(3)、(4)、(5)、(6)式得到空氣中有機揮發(fā)物的含量Cv為 以上十種化合物的空氣中的含量都可以直接采用(7)式分別計算出來。
(7)式中，Cv為采樣樣品在空氣中的含量，單位為L/LP為氣體分壓，單位為atm；M為摩爾質(zhì)量，單位為g/mol；R為氣體常數(shù)，單位為L*atm/mol*k；T為氣體溫度，單位為k；SR為采樣率，單位為mL/min；t為采樣時間，單位為min；r為回收率。
采用本發(fā)明的方法，其特點為1、能夠同時測定實施例中所列的10種揮發(fā)有機物，技術(shù)上有新的突破，顯著地提高了分析的效率，節(jié)省大量的金錢和時間；2、擴散型揮發(fā)有機物采樣器小巧、精致，不需要動力，便于攜帶，并且準(zhǔn)確度、精密度好；并且可以懸掛在衣領(lǐng)或者帽檐處，可以準(zhǔn)確地采集人體口鼻呼吸處的空氣中揮發(fā)有機物；3、由于采樣器小巧，不影響佩帶者的日常工作或生活，而且佩帶者在特定區(qū)域活動時，采樣器可以采集特定區(qū)域內(nèi)的空氣中揮發(fā)有機物；4、本發(fā)明采樣器是擴散型采樣器，通過空氣擴散，揮發(fā)有機物從高濃度向采樣器中擴散，可以長時間進行采樣，可以準(zhǔn)確地反映一個較長時間段的空氣中有機揮發(fā)物的總體水平。
可以理解的是，本發(fā)明所述的對空氣中多種揮發(fā)有機物的檢測方法，上述針對較佳實施例的描述過于具體，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種對空氣中多種揮發(fā)有機物的檢測方法，所述方法包括A、利用擴散型揮發(fā)有機物采樣器采集空氣中多種揮發(fā)有機物；B、利用溶劑將采集的多種揮發(fā)有機物萃取至所述溶劑中；C、用氣相色譜法分離測定各種揮發(fā)有機物，得到各種揮發(fā)有機物在溶液中的濃度；D、通過計算得到各種揮發(fā)有機物在空氣中的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的步驟C包括如下具體處理過程C1、采用火焰離子化檢測器和非極性毛細(xì)管氣相色譜柱，并設(shè)置進樣口溫度以及火焰離子化檢測器溫度均為250-300℃；C2、將初始柱箱溫度設(shè)置在預(yù)定的初始溫度并保持第一預(yù)定時間，然后按照預(yù)定的升溫程序?qū)⒅錅囟壬令A(yù)定的最終溫度保持第二預(yù)定時間；C3、得到揮發(fā)有機物的色譜圖；C4、根據(jù)揮發(fā)有機物的色譜圖計算出各揮發(fā)有機物在溶液中的濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述步驟C2所述柱箱初始溫度為25-30℃，第一預(yù)定時間為2min；預(yù)定的升溫程序為先按第一升溫速率將溫度升到60℃，再按第二升溫速率升至所述最終溫度；所述的最終溫度為200℃，第二預(yù)定時間為3min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟C1還包括如下處理設(shè)置火焰離子化檢測器的各項參數(shù)為分離載氣為氮氣，分離模式為恒壓分離；柱頭壓為6.00-9.00psi；分流比設(shè)置在5∶1或50∶1之間；進樣量為1.0μL；氫氣為20-40mL/min；空氣為200-400mL/min；尾吹氣加柱流量恒定在40-60mL/min；所述的步驟C2所述的第一升溫速率為5-10℃/min，第二升溫速率為20-70℃/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟C中最佳參數(shù)設(shè)置為所述柱箱初始溫度為30℃，第一升溫速率為5℃/min，第二升溫速率為70℃/min，柱頭壓為8.00psi，分流比設(shè)置為10∶1，進樣口溫度為250℃，火焰離子化檢測器溫度為300℃，氫氣為30mL/min，空氣為300mL/min；尾吹氣加柱流量恒定在50mL/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的方法，其特征在于所述的步驟A包括以下具體步驟打開擴散型揮發(fā)有機物采樣器并將其設(shè)置在采樣點；經(jīng)過預(yù)定的采樣時間后封閉采樣器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的步驟D包括如下步驟D1、根據(jù)各揮發(fā)有機物在溶劑中的濃度計算出吸附在采樣器中的有機揮發(fā)物的質(zhì)量；D2、計算出各揮發(fā)有機物在空氣中的含量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的溶劑為二硫化碳。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述步驟D2可以采用以下公式計算各揮發(fā)有機物在空氣中的含量 其中Cv為采樣樣品在空氣中的含量，單位為L/L；P為氣體分壓，單位為atm；M為摩爾質(zhì)量，單位為g/mol；R為氣體常數(shù)，單位為L*atm/mol*K；T為氣體溫度，單位為K；SR為采樣率，單位為mL/min；t為采樣時間，單位為min；r為回收率；m為采樣樣品的二硫化碳溶液中揮發(fā)有機物的質(zhì)量，單位為g。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述步驟B包括如下處理把2mL二硫化碳加入到采樣器中，在室溫下所述采樣器振蕩30分鐘，有機揮發(fā)物被萃取至二硫化碳溶劑中形成二硫化碳溶液，再把二硫化碳溶液轉(zhuǎn)移到色譜瓶中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對空氣中多種揮發(fā)有機物的檢測方法，所述方法包括A.利用擴散型揮發(fā)有機物采樣器對特定區(qū)域中的空氣進行采樣，采集空氣中多種揮發(fā)有機物；B.利用溶劑將采集的多種揮發(fā)有機物萃取至所述溶劑中；C.用氣相色譜法分離測定各種揮發(fā)有機物；D.通過計算得到各種揮發(fā)有機物在空氣中的含量。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠一次同時采集特定區(qū)域空氣中多種揮發(fā)有機物，并對采集到的多種揮發(fā)有機物進行分離和測定，顯著地提高了揮發(fā)有機物的檢測靈敏度和分析的效率，并且具有優(yōu)異的檢測精度和準(zhǔn)確度。
文檔編號G01N30/06GK1831530SQ20061006015
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者李宣, 江麗媛, 張斌, 梁淑雯, 慕俊澤 申請人:中華人民共和國深圳出入境檢驗檢疫局