应急情况下多种有毒有害气体的快速检测

陈斌 于永堂 高丽新

（中国石油大连石化分公司质量环保检测中心）

应急情况下多种有毒有害气体的快速检测

陈斌 于永堂 高丽新

（中国石油大连石化分公司质量环保检测中心）

应急情况下，按照现行监测规范和大连石化公司目前配备的仪器设备条件，检测液化气、汽油、苯、丁酮、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯和苯乙烯等有毒有害气体，至少需要60min；而根据文章的快速检测法，检测上述10种有毒有害气体，只需要5min，效率提高了10倍以上，完全满足应急情况下快速定性定量检测上述10种有毒有害气体的需要。

快速检测；色谱条件；有毒有害气体

0 引 言

根据中华人民共和国国家职业卫生标准——工作场所空气有毒物质测定方法（GBZ／T160.40—2004《工作场所空气有毒物质测定混合烃类化合物》［1］、GBZ／T160.42—2007《工作场所空气有毒物质测定芳香烃类化合物》［2］、GBZ／T160.55—2007《工作场所空气有毒物质测定脂肪酮类化合物》［3］），检测有毒有害气体，均采用气相色谱法，氢火焰检测器。大连石化公司环保监测室配备了2台GC7980气相色谱仪，4个氢火焰检测器，因为色谱操作条件不同（只有苯系物的色谱条件完全相同），分析过程中需要变换2次色谱条件，总耗时在60min以上。

在应急情况下，采集的气体大多是混合气体，含有多种组分，若按上述方法逐一分析，无法满足应急情况下快速定性定量检测多种有毒有害气体的需要。

为了满足应急监测的需要，大连石化公司对应急情况下快速定性定量检测多种有毒有害气体的方法进行攻关。

1 探寻最佳分离操作条件

气相色谱仪是一种多组分混合物的分离、分析工具，它是利用物质在色谱柱中的物理性质对混合物进行分离，并对混合物的各个组分进行定性、定量分析。本文利用GC7980气相色谱仪，探寻有毒有害气体的最佳分离操作条件［4-6］。

1.1 氢气与氮气流量之比

氢气与氮气流量之比影响到氢火焰离子化检测器（FID）的灵敏度和线性。本实验在固定氮气流量为65mL／min的情况下，递增改变氢气的流量，得出相应的FID检测器的相对灵敏度（取氢气流量为60 mL／min时的灵敏度为1.0），结果列于表1。

表1 氢气流量与灵敏度的关系

从表1可看出，氢气流量为80mL／min（氮气流量为65mL／min），即氢气流量为氮气流量的123%时，FID检测器的灵敏度最高。但考虑到过大的氢气流量会使FID检测器噪声提高而影响线性，故将氢气流量定为氮气流量的85%～90%，可得到比较理想的FID检测器灵敏度和线性。

1.2 空气流量对FID检测器灵敏度的影响

空气流量对灵敏度的影响没有氮气和氢气明显，但是较大的进样量必须要有较大的空气流量才能使样品和氢气完全燃烧，并使燃烧产物顺利排出离子室外。例如：2mL的丙烷气体样品需要700mL／min的空气流量才能使丙烷和氢气完全燃烧。空气流量太小时，样品和氢气燃烧不完全会降低FID检测器的灵敏度，空气流量过大时（大于500mL／min）会出现噪声。空气流量与灵敏度的关系如表2所示。

表2 空气流量与灵敏度的关系

考虑上述因素，氮气流量为65mL／min时，空气流量为500mL／min比较合适。

1.3 温度等其它操作条件的选择

柱温直接影响分离效果和分析时间，汽化温度影响分离和定量测定，检测室温度影响灵敏度，进样量应控制在峰面积或峰高与进样量呈线性关系范围内。

综合考虑上述各种影响因素，共设计了数套色谱分析方案，并配置10种组分［液化气（正戊烷）、汽油（正己烷）、苯、丁酮、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯］的混合标准气体，进行实验，对比各方案的分离效果、灵敏度和分析时间长短，最终确定出GC7980气相色谱仪的最佳分离操作条件如下：

氮气流量为65mL／min，氢气流量为56mL／min，空气流量为500mL／min，柱温70℃，汽化温度150℃，检测室温度150℃，FID检测器量程10，衰减1，进样量1mL，色谱柱10%FFAP，ChromosorbP，2m×3mm。

2 定性定量分析

2.1 定性分析

将液化气、汽油、丁酮、苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯和苯乙烯色谱纯标准物质，配成各浓度系列的混合气体，分别在上述选定的色谱条件下进样分析。具体结果见表3。

表3 进样分析结果

从上述分析结果看，保留时间可以定性所有组分，各组分的保留时间窗取其平均值±2倍标准偏差。

2.2 定量分析

取上述各标准物质，按各自分析方法给定的标准曲线绘制要求配制标准系列混合气体，进行3次分析，测得各组分的峰高，取平均值与相对应的组分浓度，用最小二乘法进行线性回归分析。结果见表4。

从表4中可看出，选定色谱条件下，各种标准物质的各浓度系列的相关系数均在0.999以上，表明其线性关系良好，可用来准确定量分析。

表4 各组分的峰高线性回归数据平均值

3 结束语

采用此种色谱柱和色谱条件来分析采集的多组分有害气体，可对液化气、汽油、苯、丁酮、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯和苯乙烯等有毒有害气体同时定性、定量分析，分析时间只需5min，效率提高了10倍以上，完全满足应急情况下快速定性定量检测上述10种有毒有害气体的要求。

［1］ GBZ／T160.40—2004工作场所空气有毒物质测定混合烃类化合物［S］.

［2］ GBZ／T160.42—2007工作场所空气有毒物质测定芳香烃类化合物［S］.

［3］ GBZ／T160.55—2007工作场所空气有毒物质测定脂肪酮类化合物［S］.

［4］ 施文.有毒有害气体检测仪器原理和应用［M］.北京：化学工业出版社，2009.

［5］ 贾红霞.几种高灵敏度有害气体快速检测管的研究［J］.北京化工大学，2010（4）：26-28.

［6］ 王清.有毒有害气体安全防护必读［M］.北京：中国石化出版社，2009.

（编辑 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.013

：1005-3158（2015）01-0038-03

2014-07-20）

陈斌，1993年毕业于大连理工大学环境工程专业，现在中国石油大连石化分公司质量环保检测中心从事技术分析工作。通信地址：辽宁省大连市甘井子区山中街1号中国石油大连石化公司质量环保检测中心，116031