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新型热解吸仪在室内环境空气检测中应用

2018.10.01

  我国房地产事业的不断快速发展,新建房屋建筑面积不断扩大,人们对居住环境质量要求也不断提高,室内环境污染日益受到了人们的重视。室内环境空气的质量和人们的身体健康息息相关。室内空气污染物的检测精度和准确度更加重要了。《民用建筑工程室内环境污染控制规范≥ GB50325-2010于2010年8月18日发布,2011年6月1日实施。规范明确提出:“室内环境质量验收不合格的民用建筑工程,严禁投入使用。”新标准修订了苯和TVOC检测方法,明确指出以“热解吸直接进样的气相色谱法”为标准方法。本中心新上室内环境质量检测项目,购置了一台可以直接进样的新型热解吸仪和气相色谱系统,但在调试过程中发现了问题,后来通过探索问题产生的原因,改进了热解吸进样条件, 最后获得了较满意的结果。
  1 试验
  1.1使用的仪器及设备和标准品情况
  气相色谱仪:岛津GC-2014C,温度稳定性在±0.05℃之内。
  FID氢火焰检测器:检测限不大于5 x 10-11g/s,基线噪声1.0x 10-12A,基线漂移8x 10-12A/min.
  色谱柱:毛细管柱,HP,柱长50 m,直径0.32μm,膜厚 1.05μm;载气:氮气,纯度99.999%以上;
  标准品:中国计量科学研究院的苯标准溶液,质量浓度分别0.01mg/ml, 0.1mg/ml,1.0mg/ml。
  样品:将1μl的质量浓度分别为0.01mg/ml, 0.1mg/ml,1.0mg/ml的标准溶液打入活性炭吸附管中,通流量为100 ml/min的氮气5min,制作标准样品。
  进口微量进样器,10μl.
  高纯氮:质量分数99.999%。
  氢气发生器和空气发生器。
  1.2试验方法及步骤
  1.2.1色谱和热解吸仪安装
  1.2.2工作原理:
  吸附在吸附剂上的组分,用加热的方法让其脱附,并直接吹扫到气相色谱系统的分析柱上进行分析,使热脱附的样品谱带在色谱柱柱头上保持塞子形,不发生谱带扩宽。
  2热解吸仪使用及问题
  2.1进样条件:
  解吸温度:300℃;载气压力:0.10MPA;进样压力:0.20MPA;进样时间:20S。
  气相色谱条件:检测室温度200℃,气化室温度170℃。
  2.2分析样品:各峰出现较严重的拖尾现象。
  2.3各组分出现了定量不准确的现象。
  同样条件下1.0mg/ml的标准溶液苯的峰面积相差在30%-110%之间。
  2.4初步查找原因。在排除了色谱仪器的原因之后,进行了试验。
  2.4.1调整载气压力和进样压力
  调整后的条件 A载气压力为0.10MPa,进样压力0.20MPa,其他条件不变。
  B载气压力为 0.06MPA,进样压力0.16MPa
  C载气压力为 0.12MPA,进样压力0.16MPa
  D载气压力为 0.10MPA,进样压力0.14MPa
  ABC谱图仍旧拖尾,程度A>B>C,D稍好些。
  2.4.2调整进样时间和进样压力
  调整后的条件:以进样压力0.10 Mpa,0.12 Mpa,0.14 Mpa,0.16 Mpa,0.18Mpa;进样时间30s,50s,70s,90s,110s为变量,进行交叉试验。
  2.4.3同一浓度最大误差表分析结果汇总如下:
  同一浓度各条件的最大误差
  0.10 Mpa,30s:102%;0.10 Mpa,50 s:95%;0.10 Mpa,70 s:40%;0.10 Mpa,90 s:15%0.10 Mpa,110 s:14%。
  0.12 Mpa,30s:100%;0.12 Mpa,50 s:90%;0.12 Mpa,70 s:30%;0.12 Mpa,90 s:14%;0.12 Mpa,110 s:12%。
  0.14Mpa,30s:98%;0.14 Mpa,50 s:82%;0.14 Mpa,50s:26%;0.14 Mpa:70s,13%;0.14 Mpa,90s:0.14 Mpa,110 s:8%。
  0.16 Mpa,30 s:92%;0.16 Mpa,50 s:50%;0.16 Mpa,70 s:10%;0.16 Mpa,90 s:5%;0.16 Mpa,110 s:6%。
  0.18 Mpa,30 s:80%;0.18 Mpa,50 s:32%;0.18 Mpa:70 s,6%;0.18 Mpa:90 s,6%;0.18 Mpa,110 s:6%。
  3 热解吸仪使用中问题的总结分析及解决方法
  3.1拖尾现象的出现分析可能是载气压力之差越大所致,载气压力之差越大,拖尾越严重;之差越小,拖尾越小。
  3.2进样压力等于载气压力时,由于没有压力差,进样气路载气缓慢将样品吹进进样器中,气流难以将其全部解吸出来,而进样时间如果只有20 S,将导致组分流失,定量不准。
  4综合解决方案
  4.1可以通过适当调低进样、载气压力差,延长进样时间,提高热解吸温度来改进,条件设置如下:载气压力为0.12Mpa,进样压力0.16Mpa,进样时间到90s。
  4.3验证
  再次分析样品,基本解决了拖尾和进样定量不准的问题。
  5结论
  通过适当调低进样、载气压力差和提高进样时间,改进了拖尾和定量不准的问题。确定苯检测条件为:解吸炉中解吸温度300℃,载气压力为0.12MPA,进样压力0.16MPA,进样时间到90s;气相色谱条件为检测室温度200℃,气化室温度170℃。

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