实验室检测

色谱柱类型	分辨率	峰形对称性
HP-5MS	1.2	1.05
DB-1	0.8	1.2
DB-5	1.0	1.1
HP-INNOWax	0.9	1.15

色谱柱类型	分辨率	峰形对称性
HP-5MS	1.2	1.05
DB-1	0.8	1.2
DB-5	1.0	1.1
HP-INNOWax	0.9	1.15

化合物名称	检出浓度 (μg/m³)	标准偏差 SD (μg/m³)	相对标准偏差 RSD (%)
乙酸乙酯	15.8	0.6	3.8
苯	10.2	0.4	3.9
甲苯	8.5	0.3	3.5
乙苯	7.2	0.3	4.2

化合物名称	检出浓度 (μg/m³)	标准偏差 SD (μg/m³)	相对标准偏差 RSD (%)
乙酸乙酯	15.8	0.6	3.8
苯	10.2	0.4	3.9
甲苯	8.5	0.3	3.5
乙苯	7.2	0.3	4.2

二硫化碳解吸-气相色谱法测定空气中醇醚酯类化合物含量

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王峰 ¹ , 卫荣 ²^,^*

实验室检测 | 创新应用 2024,2(6): 33-36

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实验室检测 | 创新应用 2024, 2(6): 33-36

二硫化碳解吸-气相色谱法测定空气中醇醚酯类化合物含量

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王峰¹, 卫荣²^,^*

作者信息

¹ 山西低碳环保产业集团有限公司太原 030000

² 联合泰泽(山西)环境科技发展有限公司太原 030000

王峰,硕士,工程师,研究方向为环境保护和咨询。

卫荣,工程师,研究方向为环境保护咨询。

通讯作者:

*卫荣，工程师，研究方向为环境保护和咨询。E-mail: xnbx000@126.com

Determination of alcohol ether ester compounds in air by carbon disulfide desorption-gas chromatography method

Feng WANG¹, Rong WEI²^,^*

Affiliations

¹ United Taize (Shanxi) Environmental Technology Development Co., Ltd. Taiyuan 030000 China

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摘要

收起

鉴于空气中醇醚酯类化合物对环境和公共健康可能产生的不良影响,本研究旨在开发一种准确监测这类化合物的方法。通过分析试验数据,本研究选择了适宜的测定方式与仪器试剂,并确立了详尽的测定流程。研究结果显示,经优化的二硫化碳解吸 -气相色谱法在醇醚酯类化合物的定量分析中表现卓越,具备 99.9%以上的线性关系和低至 ${0.02}\mathrm{{mg}}/\mathrm{L}$ 的检出限。此外,该方法在精密度与回收率试验中的相对标准偏差小于 $5\%$ ,充分证明了其在环境监测中的高度可靠性与应用价值。

关键词

二硫化碳解吸 - 气相色谱法 / 空气样本 / 醇醚酯类化合物 / 试验装置

Abstract

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Given the potential adverse effects of alcohol ether estercompounds in the air on the environment and public health, this studyaims to develop an accurate method for monitoring these compounds. Byanalyzing experimental data, this study selected suitable measurementmethods and instrument reagents, and established a detailed measurementprocess. The research results show that the optimized carbon disulfidedesorption gas chromatography method performs excellently in thequantitative analysis of alcohol ether esters, with a linearrelationship of over ${99.9}\%$ and adetection limit as low as ${0.02}\mathrm{{mg}}/\mathrm{L}$ . Inaddition, the relative standard deviation of this method in precisionand recovery tests is less than 5%, fully demonstrating its highreliability and application value in environmental monitoring.

Key words

carbon disulfide desorption gas chromatography / air samples / alcohol ether ester compounds / test equipment

引用本文

王峰, 卫荣. 二硫化碳解吸-气相色谱法测定空气中醇醚酯类化合物含量. 实验室检测, 2024 , 2 (6) : 33 -36 .

Feng WANG, Rong WEI. Determination of alcohol ether ester compounds in air by carbon disulfide desorption-gas chromatography method[J]. Laboratory Testing, 2024 , 2 (6) : 33 -36 .

正文

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0 引言

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醇醚酯类化合物作为一类重要的工业溶剂, 在制药、涂料和化工行业中广泛使用。这些化合物的排放已经成为环境监管的关键问题, 因为它们对大气质量的影响及潜在的健康风险已被广泛认识。王艳丽和崔连喜 ^{[ 1 ]} 指出,醇醚酯类化合物在环境中的持久性和生物积累性使其成为环境监测的重点污染物。此外,庄夏芳和李闽 ^{[ 2 ]} 的研究强调了长期暴露于含醇醚酯空气中对人体健康可能产生的不利影响, 包括呼吸道刺激和慢性神经系统损害。因此, 本研究的目标是开发一种灵敏、高效的检测方法, 以提高对这类化合物监测的精确度和响应速度, 为环境保护和公共健康安全提供技术支持。

1 材料与方法

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1.1 仪器与试剂

主要检测仪器:高精度气相色谱仪(型号:Agilent7890B), 具备 FID( 火焰离子化检测器 )和 TCD( 热导检测器 )两种检测器。色谱柱采用HP-5MS 毛细管柱,长度 ${30}\mathrm{\;m}$ ,内径 ${0.25}\mathrm{\;{mm}}$ ,膜厚 ${0.25\mu }\mathrm{m}$ ,确保化合物的有效分离。载气为高纯度氦气,纯度 99.999%,流速设定为 ${1.2}\mathrm{\;{mL}}/\mathrm{{min}}$ ,保证了分析过程的稳定性。解吸系统选用自动热解吸装置 (型号:MarkesUnity2), 解吸温度控制在 ${250}^{\circ }\mathrm{C}$ ,以实现高效率的二硫化碳解吸 ^{[ 1 ]} 。

试剂:使用分析纯二硫化碳,纯度 $\geq {99.9}\%$ ,作为解吸剂, 确保了样品中醇醚酯类化合物的完全解吸。此外, 标准品选用高纯度醇醚酯混合标准液, 用于定量分析的校准和质量控制, 保障了实验结果的精准性。

1.2 仪器使用条件

Agilent7890B 气相色谱仪在试验应用中, 要求色谱柱温度设定起始温度为 ${40}^{\circ }\mathrm{C}$ ,保持时间为 $2\mathrm{\;{min}}$ ; 之后温度以 ${10}^{\circ }\mathrm{C}/\mathrm{{min}}$ 的升温速率升至 ${250}^{\circ }\mathrm{C}$ ,并保持此温度 $5\mathrm{\;{min}}$ ,以实现醇醚酯类化合物的充分分离。FID 检测器的温度固定在 ${280}^{\circ }\mathrm{C}$ ,以获得最佳的检测灵敏度。氦气作为载气,保持恒定流速 1.2 mL/min。

热解吸装置 MarkesUnity2 热解吸装置解吸温度维持在 ${250}^{\circ }\mathrm{C}$ ,解吸时间设为 ${10}\mathrm{\;{min}}$ ,冷阱温度控制在 $-{30}^{\circ }\mathrm{C}$ ,以有效捕集解吸出的化合物避免丢失 ^{[ 2 ]} 。

1.3 试验方法

1.3.1 样品采集

采用特制的玻璃吸附管, 内填充活性炭作为吸附剂, 确保高效吸附空气中的目标化合物。采样流速控制在 ${100}\mathrm{\;{mL}}/\mathrm{{min}}$ , 采样时间设定为 2 小时,从而获得总体积为 ${12}\mathrm{\;L}$ 的空气样品 ^{[ 3 ]} 。吸附管在采样前后要在 $-{20}^{\circ }\mathrm{C}$ 条件下封存,以防止样品中化合物的挥发或变质,并在 $3\mathrm{\;d}$ 内完成测定。

1.3.2 样品测定

对采集的 ${12}\mathrm{\;L}$ 空气样品进行处理。在热解吸装置 MarkesUnity2 中,将吸附管加热,解吸温度设定为 ${250}^{\circ }\mathrm{C}$ ,持续时间 ${10}\mathrm{\;{min}}$ ,以确保样品中的醇醚酯类化合物被完全解吸。解吸后,利用冷阱在 $-{30}^{\circ }\mathrm{C}$ 条件下捕集化合物,随后快速升温至 ${250}^{\circ }\mathrm{C}$ ,将化合物聚焦并输送至气相色谱仪。在样品测定分析中,使用 Agilent7890B 色谱仪,配备 HP-5MS 色谱柱进行化合物分离。色谱柱的温度控制为: 起始温度 ${40}^{\circ }\mathrm{C}$ ,保持时间 $2\mathrm{\;{min}}$ ,以 ${10}^{\circ }\mathrm{C}/\mathrm{{min}}$ 的速率升至 ${250}^{\circ }\mathrm{C}$ ,维持此温度 $5{\mathrm{\;{min}}}$^[4] 。 FID 检测器温度固定在 ${280}^{\circ }\mathrm{C}$ ,以高纯度氦气作为载气,流速恒定于 ${1.2}\mathrm{\;{mL}}/\mathrm{{min}}$ ,确保了色谱峰的稳定性和分离效果。

2 结果与分析

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2.1 采样流量和保存条件的优化

2.1.1 采样流量

为了评估不同采样流量对化合物吸附效率的影响, 本研究将采样流量分别设定为 ${50}\text{、}{100}\text{、}{150}$ 和 ${200}\mathrm{\;{mL}}/\mathrm{{min}}$ 。每种流量下, 采集相同体积(12L)的空气样品,并进行相同的后续处理和分析 ^{[ 5 ]} 。

2.1.2 保存条件

为了评估不同保存条件下样品稳定性, 本研究对采集后的样品进行了在不同温度和时间长度的保存实验。实验中设定的保存温度包括室温 (约 ${25}^{\circ }\mathrm{C}$ )、冷藏 ( ${4}^{\circ }\mathrm{C}$ ) 和冷冻 ( $-{20}^{\circ }\mathrm{C}$ )。每种温度下,样品的保存时间分别为 1 天、 3 天、 7 天。

2.2 解吸条件的优化

2.2.1 解吸方式

为了优化本次试验研究过程, 对四种不同的解吸方式进行了深入分析:静置解吸、淋洗解吸、振荡解吸和超声解吸。(1)静置解吸:在此方法中,吸附管在室温下静置一定时间,允许化合物自然解吸。这种方式简单但效率较低。(2) 洗解吸:通过向吸附管中注入一定量的二硫化碳, 使化合物溶解后进行分析。这种方法可以提高解吸效率 ^{[ 6 ]} 。(3) 振荡解吸:利用机械振荡来加速化合物从吸附剂中的释放。此法相较于静置解吸有更好的解吸效果。(4) 超声解吸:应用超声波能量来促进化合物的快速解吸。

2.2.2 解吸时间

为了精确确定最佳解吸时间, 本研究考虑了四种解吸方式, 并分别测试了不同时间长度对化合物恢复率的影响 ^{[ 7 ]} 。实验设置的解吸时间分别为 5 分钟、 10 分钟、30 分钟,以此评估空气样本在该条件下化合物恢复率变化。

2.3 色谱柱的优化

本研究中选用的是 HP-5MS 毛细管色谱柱, 为了验证其优越性,与其他几种常用色谱柱进行了对比, 包括 DB-1、DB-5 和 HP-INNOWax。在实验中, 通过对这色谱柱进行相同的测试条件下的性能评估, 主要关注点是分辨率、峰形和峰对称性。 HP-5MS 色谱柱因其中等极性提供了优异的化合物分离效果, 特别是对于醇醚酯类化合物。而 DB-1 作为非极性色谱柱,在分离这类极性化合物时表现不佳 ^{[ 8 ]} 。DB-5 色谱柱虽然也是中等极性, 但其分离效果与 HP-5MS 相比略逊一筹。HP-INNOWax 作为高极性色谱柱, 在分离某些极性化合物时表现良好, 但对于本实验的醇醚酯类化合物,其性能不及HP-5MS。如表 1 所示。

2.4 干扰试验

在进行二硫化碳解吸 - 气相色谱法测定空气中醇醚酯类化合物含量的研究时,探究干扰试验的效果对于确保分析结果的可靠性和准确性非常重要。本研究的色谱图中展示了多个化合物峰,分别由不同化合物产生,包括一丙酮(峰 1 )、丙烯腈(峰 2 )、乙酸乙酯(峰 3)、苯(峰 4)、甲苯(峰 5)、乙苯(峰 6)、对二甲苯(峰 7 )、间二甲苯(峰 8 )、邻二甲苯(峰 9 )、乙酸丁酯(峰 10)、1,2-二氯苯(峰 11)、乙酸仲己酯(峰 12)。在色谱图上, 各化合物峰显示出良好的分离度,确保了定量分析的准确性 ^{[ 9 ]} 。如图 1 所示。

在干扰试验中, 重点关注是这些化合物的峰是否会由于矩阵效应或其他化合物的存在而受到干扰。通过对照试验, 即在不含目标化合物的基质中引入相同浓度的标准品, 观察其在色谱图上的表现。分析结果表明, 在复杂的样品矩阵中, 目标化合物的峰仍保持良好的分离度和相对高度, 未出现新的重叠峰, 未发现显著的峰形畸变或峰面积减小, 表明分析方法具有良好的抗干扰能力 ^{[ 10 ]} 。

2.5 标准曲线和检出限

通过对不同浓度的醇醚酯类标准物质进行分析, 将其峰面积与对应浓度进行线性回归分析得到的 ^{[ 11 ]} 。实验选取了从低浓度到高浓度覆盖范围广泛的几个浓度点,如 0.1、0.5、1、5 和 ${10}\mathrm{{mg}}/\mathrm{L}$ ,确保了标准曲线的准确性和适用性。每个浓度点重复测定三次, 以提高数据的准确性和可靠性, 最终得到的标准曲线线性关系良好,线性回归系数 ${\mathrm{R}}^{2}$ 均高于 0.999,这表明了分析方法具有良好的线性响应范围 ^{[ 12 ]} 。例如,对于乙酸乙酯的标准曲线, ${\mathrm{R}}^{2}$ 值为 0.9992,表明在选定的浓度范围内,乙酸乙酯的色谱峰面积与其浓度之间存在极强的线性关系。

检出限( LOD )和定量限( LOQ )是通过标准曲线的斜率和残差标准偏差计算得出的。根据 3.3 倍残差标准偏差与斜率的比值确定 LOD, 而 LOQ 则根据 10 倍残差标准偏差与斜率的比值确定 ^{[ 13 ]} 。在实验条件下,例如乙酸乙酯的 LOD 为 ${0.02}\mathrm{{mg}}/\mathrm{L}$ , $\mathrm{{LOQ}}$ 为 ${0.05}\mathrm{{mg}}/\mathrm{L}$ ,该结果表明本方法适用于检测环境中的低浓度醇醚酯类化合物。

2.6 样品分析

样品的采集遵循标准方法, 使用活性炭吸附管在流速为 ${100}\mathrm{\;{mL}}/\mathrm{{min}}$ 下连续采集空气样品两小时,得到总体积为 ${12}\mathrm{\;L}$ 的空气样本 ^{[ 14 ]} 。之后,使用二硫化碳将吸附的化合物解吸并导入气相色谱仪进行分析。分析过程中采用的气相色谱条件包括柱温程序,起始温度为 ${35}^{\circ }\mathrm{C}$ ,保持 5 分钟,以 ${10}^{\circ }\mathrm{C}/\mathrm{{min}}$ 的速率升温至 ${180}^{\circ }\mathrm{C}$ ,最终保持 15 分钟。使用的检测器为火焰离子化检测器 (FID),检测器温度设定为 ${250}^{\circ }{\mathrm{C}}$^[15] 。通过这一系列参数设置, 确保了醇醚酯类化合物的有效分离和检测, 检测结果见表 2 。

3 结论

收起

综上所述, 本研究通过二硫化碳解吸 - 气相色谱法, 成功开发了一种精确监测空气中醇醚酯类化合物的方法。本方法具有明显的独特性, 如极低的检出限和高回收率, 确保了其在环境监测中的高效性和可靠性。特别地, 该技术在处理复杂样本时显示出优异的适应性和稳定性, 使其成为评估环境质量和健康风险的重要工具。此外, 该研究为环境监测领域提供了科学依据和技术支持, 对于推动公共健康和环境保护具有深远意义。

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

排序方式：

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2024年第2卷第6期

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首发时间：2025-07-29

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¹ 山西低碳环保产业集团有限公司太原 030000

² 联合泰泽(山西)环境科技发展有限公司太原 030000

通讯作者:

*卫荣，工程师，研究方向为环境保护和咨询。E-mail: xnbx000@126.com

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/sysjc/CN/1156967446625214478

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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