固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附.docx
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1、固定污染源废气挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附气相色谱-质谱法1. 适用范围本方法规定了固定污染源废气中24种挥发性有机物测定的固相吸附-热脱附 /气相色谱-质谱法。本方法适用于固定污染源废气中24种挥发性有机物的测定,24种挥发性有 机物包括:丙酮、异丙醇、正己烷、乙酸乙酯、苯、六甲基二硅氧烷、3-戊酮、 正庚烷、甲苯、环戊酮、乳酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙苯、对 /间二甲苯、2-庚酮、苯乙烯、邻二甲苯、苯甲醚、苯甲醛、1-癸烯、2-壬酮、1- 十二烯。其他挥发性有机物经过验证后也可使用本方法。当采样体积为300ml时,本标准的方法检出限为0.0010.01mg/m3,测定下
2、限为0.0040.04mg/m3。详见附录A。2. 方法原理使用填充了合适吸附剂的吸附管直接采集固定污染源废气中挥发性有机物 (或先用气袋采集然后再将气袋中的气体采集到固体吸附管中),将吸附管置于 热脱附仪中进行二级热脱附,脱附气体经气相色谱分离后用质谱检测,根据保留 时间、质谱图或特征离子定性,内标法或外标法定量。3. 试剂和材料除非另有说明,分析时均使用符合国家标准的分析纯化学试剂。3.1甲醇:农残级或者等效级。3.2内标溶液:p=2000曜/ml或2500pg/ml,市售有证内标溶液(挥发性有机物 分析专用)。3.3 4-漠氟苯(BFB): p=50pg/ml。用于GC-MS性能检验。取
3、适量色谱纯的4-漠氟苯(BFB)配制于一定体积的 甲醇中。3.4 标准物质挥发性有机物的标准物质可以使用气体标准,也可以使用液体标准。3.4.1气体标准使用高压罐储存的气体标准,必须符合国家标准或国际权威机构认证的标准 且在有效期内使用。标准气体的稀释建议使用动态稀释方法。3.4.2液体标准贮备溶液:p=1000pg/mlo购买色谱纯的目标化合物,取一定体积用甲醇稀释,配制成p=1000pg/ml 的标准贮备液。也可购买市售有证混合标准溶液,浓度为p=2000pg/ml。3.5替代物标准溶液:p=2000曜/ml或2500pg/ml,市售有证替代物标准溶液(挥 发性有机物分析专用)。也可选择目
4、标化合物中色谱纯氘代物用甲醇配制。3.6 吸附剂:TenaxGR(比表面积 35m2/g),CarbopackB (比表面积 100m2/g), Carbopack C(比表面积 10m2/g),Carboxen 1000(比表面积 1200m2/g),或其他等效 吸附剂如国产 GDX-502(比表面积170m2/g)、GDX-20(比表面积510m2/g)、 GDX-10(比表面积330m2/g)等。常用的吸附剂的粒径一般为6080目。3.7吸附管:不锈钢材质,内径5mm。组合1吸附管,内装TenaxGR、CarbopackB,长度分别为30、25mm。组合2吸附管,内装Carbopack
5、B、Carboxen 1000,长度分别为30、10mm。组合 3 吸附管,内装 Carbopack C、CarbopackB、Carboxen 1000,长度分别 为13、25、13mm。或使用其他具有相同功能的产品。吸附管的使用与选择参见 附录B。3.8 氦气:纯度99.999%。载气气路中应安装氧气和有机物过滤器。这些滤料应根据厂商说明定期更 换。3.9 氮气:纯度99.999%。4. 仪器和设备4.1毛细管气相色谱仪:具有分流/不分流进样口,能对载气进行电子压力控制, 可程序升温。4.2质谱仪:电子轰击(EI)电离源,一秒内能从35amu扫描至270 amu,具NIST 质谱图库、手动
6、/自动调谐、数据采集、定量分析及谱库检索等功能。4.3色谱柱:可以根据需要选择内径0.18mm、0.25mm、0.32mm,1.0pm膜厚, 2060m长的100%甲基聚硅氧烷毛细柱(色谱柱-1)或等效柱。4.4热脱附装置:能对吸附采样管进行二级热脱附,并将脱附气用载气带入气相 色谱,脱附温度、脱附时间及流速可调,冷阱能实现快速升温。冷阱一般采用半 导体制冷。热脱附装置与气相色谱相连部分和仪器内气体管路均应使用硅烷化不 锈钢管,并至少能在50-150C之间均匀加热。4.5吸附管老化装置:最高温度应达到400C以上,最大载气流量至少能达到 100ml/min,流量可调。4.6无油采样泵:采样流量
7、应能达到20200ml/min,采样泵最好采用具有恒定质 量流量控制的采样泵。4.7校准流量计:能在5500ml/min能精确测定流量,流量精度2%;宜采用电 子质量流量计。4.8半导体制冷除湿装置或冰浴小型撞击式水分收集器:半导体致冷器(电流为 3A,电压为12V,最大温差60C),除湿器中气路部分的材质,采用不锈钢及 聚四氟乙烯导管,除湿部件设计成可更换的组件;当样气流量3L/min时入口样 气温度60C(双路串联时 120C),出口样气温度1.54.0C。4.9 微量注射器:1.0、5.0、10.0、25.0、50.0、100、250 和 500ul。4.10 一般实验室常用仪器和设备。
8、5. 样品5.1预调查和预监测在测试固定源挥发性有机物排气前,应事先调查污染源信息,包括公司名称、 原材料、中间体、产品、副产品、生产工艺、排气筒采样孔位置、总有机碳(或 非甲烷总烃)排放浓度等情况,及行业排放标准所列的常见有机污染物。预监测样品采集使用组合3吸附管采样,热脱附/气相色谱-质谱法分析,也 可采用采样罐采样气相色谱-质谱法分析。预监测确定各固定污染源废气中挥发 性有机物的组分。5.2 吸附采样管的准备老化后的吸附采样管两端立即用密封帽密封,放在气密性的密封袋或密封盒 中保存。密封袋或密封盒存放于装有活性炭的盒子或干燥器中,4C保存。必要 时,采样前在老化好的吸附管中加入一定量(一
9、般为校准曲线中间浓度)的替代 物标准,加载方法参见6.2.2。5.3样品米集5.3.1吸附管采样按照HJ/T 397中使用吸附管采样系统(如图1)采样要求,进行样品采集。对于使用多层吸附剂的吸附采样管,吸附采样管气体入口端应为弱吸附剂 (比表面积小),出口端为强吸附剂(比表面积大)。对于外径为6mm的不锈钢吸附 采样管,推荐的采样 流量为2050ml/min。每个样品至少米气300ml,组合1 吸附采样管如果监测C6以上挥发性有机物则样品米气300ml,影响吸附采样管 的吸附效率时,应将吸附采样管冷却(05C)采样。采样穿透试验样品采集:在吸附采样管后串联一根吸附采样管,同时采样。 每批样品应
10、至少采集一根串联吸附采样管,用于监视采样是否穿透。注1:组合2、3吸附采样管的主要干扰物是水蒸气。如果存在水蒸气干扰,可在吸附采样管前加一个 冰水浴小型撞击式水分收集器或半导体制冷除湿装置。水分收集器中的水应同时用HJ639分析,含量计入 到样品中。小型冲击瓶1-排气管道;2-玻璃棉过滤头;3-采样枪;4-三通阀;5-旁路吸附管;6-温度计;7-压力表;8-吸附管;9-干燥器;10-恒流控制器;11-抽气泵图1废气采样系统5.3.2气袋-吸附管采样参照HJ 732进行固定污染源废气挥发性有机物的气袋采样,气袋采用3升 聚氟乙烯袋,米气2升左右。8小时内将气袋与吸附采样管连接,用样品采集装 置以
11、50ml/min流量,至少米气150ml。5.4全程序空白采样将密封保存的吸附采样管带到采样现场,同样品吸附管同时打开封帽接触现 场环境空气,采样时全程序空白吸附管关闭封帽,采样结束时同样品吸附管接触 环境空气,同时关闭封帽,按与样品相同的操作步骤进行处理和测定,用于检查 从样品采集到分析全过程是否受到污染。5.5 样品保存吸附采样管采样后,立即用密封帽将采样管两端密封,4C避光保存,7日 内分析。6. 分析步骤6.1仪器分析参考条件6.1.1热脱附仪参考条件吸附管初始温度:室温;聚焦冷阱初始温度:室温;干吹流量:30ml/min; 干吹时间:2min;吸附管脱附温度:270C ;吸附采样管脱
12、附时间:3mm;脱附 流量:30ml/mm;聚焦冷阱温度:-3C ;聚焦冷阱脱附温度:300C ;冷阱脱附 时间:3min;传输线温度:120C。通用型冷肼,填料为石墨化碳黑。吸附管脱附温度和脱附时间等条件根据目标化合物特性和吸附管类型不同 可以进行适当调整;如果废气中挥发性有机物或者水分含量高,应根据需要设置 分流比。注2:目标化合物100-1000ng,分流比30.4:1设置:吸附采样管初始温度:室温;聚焦冷阱初始温度: 室温;干吹流量:48ml/min;干吹时间:1min;组合1吸附采样管脱附温度:270C;吸附采样管脱附时间: 5mln;级聚焦冷阱流量:30ml/min,一级分流流量1
13、8ml/min;聚焦冷阱温度:-3C;二级聚焦冷阱脱附 温度:300C;冷阱脱附时间:3min;二级分流流量:18ml/min,柱流量:1ml/min;传输线温度:120C。 6.1.2毛细管柱气相色谱仪参考条件进样口温度:200C ;柱流量(恒流模式):1.5ml/min;升温程序:初始温 度35C,保持5min,以6C/min的速度升温至140C,以15C/min的速度升至 220C,在 220C 保持 3min。6.1.3质谱仪6.1.3.1质谱仪参考条件扫描方式:全扫描;扫描范围:33180amu(06min),33- 270amu(6min 结束);离子化能量:70eV;传输线温度:
14、230C,其余参数参照仪器使用说明书 进行设定。为提高分析灵敏度,可以使用选择离子扫描方式进行分析,特征离子选择参 照附表A-1。6.1.3.2质谱性能检查在空白吸附管中加入4-漠氟苯(BFB)50ng,参照8.1仪器条件进行TD-GCMS 分析,得到的BFB质谱图各离子丰度应该满足表1的规定,否则需对质谱仪的 参数进行调整或者考虑清洗离子源等,以满足表1的要求。表1 BFB进行质谱调谐时各离子的峰及强度质量数相对强度质量数相对强度50质量数95的8.0%-40.0%174质量数95的50.0%-120%75质量数95的8.0%-40.0%175质量数174的4.0%-9.0%95基峰,100
15、%176质量数 174 的 93.0%-101%96质量数95的5.0%-9.0%177质量数176的5.0%-9.0%173质量数174的2.0%6.2校准6.2.1校准系列配制用微量注射器分别移取25.0、50.0、100、250、500ul标准贮备溶液至5ml容 量瓶,用甲醇稀释定容至标线,配制成浓度梯度为5.00、10.0、20.0、50.0、100pg/ml 的混合标准溶液。注3:根据实际工作需求,也可配制高浓度校准系列100、400、600、800、1000|ig/ml,此时内标加入 量定为500ng (校准曲线最高浓度的一半),分析时热脱附仪应设置分流比,推荐分流比为30:1。6
16、.2.2标样加载将老化好的吸附管装到热脱附标样加载平台上(注意吸附管进气端朝向注射 器),用微量注射器取1.0ul混标溶液注入空白吸附管,同时在吸附管中加入1.0ul 50pg/ml内标使用液(用3.2稀释),用50ml/min的N2吹扫吸附管2min,迅速取 下吸附管,用密封帽将吸附管两端密封,得到含量为5.00、10.0、20.0、50.0、 100ng的校准系列吸附管,每根吸附管的内标含量均为50ng。注4:如果没有标样加载平台,可用如下方式进行标样加载:将老化好的吸附管连接于气相色谱仪的 填充柱进样口,设定进样口温度为50C,用微量注射器分别注射1.0叫混标溶液和内标使用液(用3.2稀
17、释), 用50ml/mm的流量通载气2mm,迅速取下吸附管,用密封帽将吸附管两端密封,得到校准系列吸附管。6.2.3校准曲线绘制将校准曲线系列吸附管放进热脱附仪,按照仪器参考条件,依次从低浓度到 高浓度进行分析测定,根据目标物/内标物质量比和目标物/内标物特征质量离子 峰面积(或峰高)比,用最小二乘法或者相对响应因子绘制校准曲线。6.3样品分析参照标样加载步骤(6.2.2),在采好样品的吸附管中加入内标物50ng (高浓度 曲线则加入内标500ng),按照仪器参考条件,对样品进行TD-GCMS分析。6.3.1定性分析以保留时间和质谱图比较进行定性。6.3.2定量分析根据内标校准曲线法(液体标准
18、线性相关系数一般应达到0.995)或曲线各点 的平均相对响应因子均值(RRF相对标准偏差RSD0.010) 计算目标组分的含量。6.4全程序空白试验按与样品分析相同的操作步骤分析全程序空白样品。7. 结果计算与表示7.1目标化合物浓度的计算Pi=mi/Vnd式中:pi-气体中VOCs目标化合物的浓度,mg/m3;m.-样品中第i中目标化合物的含量,ng;Vnd-标准状态下(0C,101.325kPa)干采气体积,ml。7.2使用内标物进行定量时相对响应因子(RRFi)和平均相对响应因子(RRF)的计 算目标化合物i的相对响应因子RRFj的计算。5 土性式中:A.-目标化合物i的峰面积m.-目标
19、化合物i的含量,ngAis-内标化合物的峰面积mis-内标化合物的含量,ng目标物的平均相对响应因子E的计算。%咿RRF=n式中:n-标准系列点数。7.3用平均相对相应因子计算RRFxA式中:mi-样品中第i中分析物质的含量,ngAi 目标化合物的峰面积Ais 内标化合物的峰面积mis-内标化合物的浓度,ng7.4结果表示列出所有目标化合物的浓度。当目标化合物的浓度小于1mg/m3时,分析结 果保留至小数点后3位(丙酮保留至小数点后2位),当目标化合物的浓度大于等 于1mg/m3时,保留3位有效数字。8. 质量保证和质量控制8.1实验室空白对于Tenax多孔聚合物吸附剂,单个化合物的实验室空白
20、水平不应大于7ng。 新买的或自行填充的吸附采样管需进行空白水平测试和吸附解吸效率评价。8.2全程序空白每批样品应至少做一个全程序空白样品,全程序空白样品中目标化合物的含 量过大可疑时,应对本批数据进行核实和检查。8.3替代物采样必要时每个样品均加入替代物采样。替代物采样的回收率应在91.5%-128%。8.4空白加标每批样品至少做一个空白加标,回收率符合准确度控制要求。8.5校核样品分析每批样品应带一个校核点,其相对误差在30%以内。若超出允许范围,应重 新配制中间浓度点标准溶液,若还不能满足要求,应重新绘制校准曲线。8.6吸附采样管的穿透试验串连二支吸附采样管采样,如果在后一支吸附采样管中
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