生活环境水质中副产物的检测 --气相色谱仪的应用

2019-09-25 14:49:09

上海灵华仪器是专业研究、开发、制造和销售气相色谱仪及气相色谱周边分析仪器的高科技企业。 

1、气相色谱仪工作的原理和特点

    气相色谱仪工作原理是利用水质样品被汽化后的其各个组分的在色谱柱中气象和固定时间的分配系数的不同,通过不断的吸附-脱附-放出的反复提取,使得各组分在色谱柱中运行的速度不同,最后彼此分离,进入检测器通过放大依次流出的离子流信号,记录得到色谱图,依照色谱图进行定性、定量分析。

    气相色谱法具有分离效率高、灵敏度高、选择性高、分析速度快、应用范围广、所需试样量少等特点,气相色谱仪的一个色谱柱上有几千个理论板,它能经过反复多次的提取分配,检测到甚至10-11-10-13克的物质,即使性质极其相似的同位素、烃类的异构体它也能检测出来,气相色谱仪对一般气体样用几毫升,液体样用几微升或几十,微升做样品就可以了,一般一次分析只需要几分钟到十几分钟就能完成。

    气相色谱仪不仅能检测出水质中的有机污染物,部分无机物它也能检测出来,并且它的实用性在不断地扩大。这样说来,它是很适合检测水体中的污染物的。


2、生活用水使用消毒剂后的副产物

    生活饮用水在消毒后,由于加氯消毒,会产生新的有机氯代物,主要成分是氯甲烷和四氯化碳及少量的一氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷以及溴仿。

    1)有机氯代物的危害。氯仿、四氯化碳经人体吸入、食人或经皮肤吸收后,会发生中毒现象,包括急性中毒和慢性中毒。急性中毒主要表现在头痛、头晕、恶心、呕吐、精神紊乱、昏迷、呼吸麻痹、心室纤、维生颤动,并可有肝、肾损害;慢性中毒主要表现在会引起肝脏损害,此外还有消化不良、乏力、头痛、失眠等症状,少数有肾损害。更有甚者,长期接触三氯甲烷会引发在消化和神经方面的慢性中毒症状,还有致畸性和致癌性。

    因此,检测并除去生活饮用水中的有机氯代物已成为刻不容缓的任务了。 

    2)如何利用气相色谱仪检验出三氯甲烷和四氯化碳等有机氯代,物。首先是采样时,要使用玻璃容器采集水样,并要求在水样中加入抗坏血酸。当水样充满容器后,使水样溢出几分钟后,盖好玻璃盖冷藏保存,24h内再进行分析。

    利用气相色谱仪检验三氯甲烷和四氯化碳时,使用的色谱柱为HP-5非极性柱色谱柱,其温度要求80℃。使用载气为60ml/min输入的高纯氮,检测器及温度要求为180℃,线速度要求,30cm/min。当准备工作完毕时,再使样品恒温水浴手动进样,进样口温度要求为150℃。最后得到色谱图,进行定性、定量分析。


3、气相色谱法在水质化验中存在的问题

    a、基线的干扰性和不稳定性解决的困难性。基线是在色谱仪工作时,没有样品的汽化组分通过鉴定器时,记录器所记录的时间变化图线。如果基线受到了干扰或不稳定现象,会影响到峰高与半峰宽、峰面积的精确计算值,进而影响到后面对色谱图进行定性、定量的分析。但由于影响基线不稳定性与干扰性的原因比较繁多,无法一次性采用一种,手段解决排除而污水中的组分比较多比较杂,如果不能保证基线的稳定性,稍有不慎就会影响到整个结果。

    b、色谱柱氧损坏问题。色谱柱作为气相色谱仪中最重要的一部分它是由一根金属或玻璃管子组成,内装固定相(可以是表面积较大,粒度较小的活性吸附剂或载体涂以固定液),起分离作用。没有好的分离作用,就不会有准确的色谱图。但是气相色谱仪进行水质检测时,污水汽化分解后,会产生一定的氧气,长时间大量的检测,会使色谱柱氧损坏。

    c、测定烷基汞时含硫有机物积存色谱柱问题。气相色谱仪在进行质烷基汞的测定时,采用的是用琉基棉富集水中的烷基汞,用盐酸氯化钠,溶液解析,然后用甲苯萃取,用带电子捕获检测器的气相色谱仪测定,实际达到的最低检出浓度随仪器灵敏度和水样基体效应而变化,但同时样品中含硫有机物(硫醇、硫醚、噻酚等)也可被富集萃取,在分析过程中积存在色谱柱内使色谱柱分离效率下降干扰烷基汞的测定。

    d、部分无机物干扰检测结果。气相色谱仪在进行水质烷基汞的测 定,除了能检测有机物之外,部分无机物也能被检测出来,但是,另外 一部分的无机物仍然是无法被检测出来的,当污水被汽化后,那一部分 无法被检测出来的无机物会任意流出,干扰色谱图的映像,影响到最终的结果


4、相应的可行性建议

    a、分清基线问题的原因,步步排查做好相应的预防措施。鉴于基 线受干扰原因繁多,更应该把各种原因总结出来,一一进行防范,并定期做好机器排查工作,保持气相色谱仪的正常无干扰工作。关于基线受干扰而不稳定的原因下面一一列出,并提出相应的解决措施。

①由于进样针受污染,我们需要清洗进样针,做一浓缩试验,载气线路可能也要清洗,确保安全。

②色谱柱受污染。我们需要烘焙色谱柱限定时间1h-2h。

③检测器不平衡。将检测器清洗一下,由于通常噪音,不是突然增大而是逐渐产生所以我们需要静置24h再开始再次使用。

④载气质量降低或气相色谱仪受损,使用高质量的载气检查气体是否泄漏,如果属于仍然有干扰现象,则需要重新换气相色谱仪重新检测,如果基线没有再受到干扰了,则是载气的问题我们需要重换高质量的载气,重新进行检测。

    当然,除了以上的这些问题,还有一些原因也会导致基线不稳定,例如:色谱柱安装太过、载气流速不合适、与MS、ECD、TCD联用时发生漏洞、检测器的灯或电子倍增管老化等现象,我们则需要通过定期检查气相测谱仪来改进。

    b、比较检查法诊断问题,注重保养。

    在第一次使用气相色谱仪安装色谱柱时,使用高质量的载气做一次对照组色谱图,然后将最近的运行的色谱图与对照组的色谱图做对比,如果两者有很大的差异,则是载气的问题,更换载气重新检测即可,如果两者的色谱图大部分相似,则是水汽化后使色谱柱损坏,需要更换色谱柱,但是让色谱柱不受到氧损坏最有效的方法是让系统避免和氧接触和避免泄漏。包括:定期检查气跟和压力表的泄漏,定期更换隔垫、使用高质量的载气、安装和更换氧捕集阱、在气体钢瓶完全用尽之前更换气瓶。良好的维护系统才是防御氧损坏的王牌。

    c、采用化学方法,除去含硫有机物。定期往色谱柱内注入二氯化汞苯饱和溶液,利用二氯化汞苯饱和溶液与含硫有机物的化学反应,可以去除这些干扰,恢复色谱柱分离效率。

    d、利用化学方法检验除去无机物。在进行气相色谱仪水质化验之前,先利用化学方法检验除去其中的无机物,主要是那部分无法被气相色谱仪检验出来的无机物,再进行气相色谱法检验。这样能有效的避免,无机物的影响,使检测结果更精确。


5、总结

    气相色谱仪的应用面广,涉及石油、化工、生物化学、医药卫生、食品工业、环保等方面,并且应用范围还在不断的扩大中。随着社会的发展,其重要性也会越来越大。所以,我们更应该做好仪器的改进工作,以更好适应经济的发展。