氣相色譜對氣相甲醛的快速測定概要

1、氣相色譜對氣相甲醛的快速測定李巍，朱永法 *（清華大學(xué)化學(xué)系， 100084，北京 ）摘要：應(yīng)用氣相色譜儀，以 N2 氣為載氣，以氫火焰為檢測器，并改進(jìn)進(jìn)樣系統(tǒng)來測定氣體甲醛含量。 通過標(biāo)定甲醛， 可以直接得到混合氣體中氣體甲醛濃度。 這種方法應(yīng)用與光 催化甲醛濃度的測定和汽車尾氣中甲醛濃度測定取得了很好的效果，其準(zhǔn)確度可以達(dá)到1ppm，最低能夠檢測 5ppm的甲醛氣體。關(guān)鍵詞： 甲醛，氣相色譜（ GC ）聯(lián)系人簡介：朱永法 , 教授，男，博士生導(dǎo)師， 1964.11出生 ,從事納米薄膜材料與環(huán)境催化研究 .聯(lián)系電話：傳真：E-mail

2、：zhuyf本項(xiàng)目獲得國家自然科學(xué)基金 （20071021），教育部優(yōu)秀青年教師資助計(jì)劃以及北京大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室訪問學(xué)者基金資助1前言：甲醛是一種有毒的物質(zhì)， 通常在化工生產(chǎn)及有機(jī)合成的工業(yè)排放的污水中， 含有這種易揮發(fā) 的有害物質(zhì)。同時，近年來，隨著新型室內(nèi)裝修材料、家具、化纖地毯等消費(fèi)品的生產(chǎn)和使 用，甲醛已經(jīng)成為廣泛的環(huán)境污染物 1。能夠快速對就甲醛的測定，成為了一個對于人們生 活相關(guān)的課題。常用的有電化學(xué)方法2 ，光度法 3 和氣相色譜法 4 等，這些方法對于液體中甲醛的含量測定有一定的準(zhǔn)確度和靈敏度， 對于氣相的甲醛， 比如室內(nèi)氣體甲醛含量， 汽車 尾氣中甲醛含量等的測定一直是檢測

3、的難點(diǎn)。本論文， 以氣相色譜為儀器， 改進(jìn)其進(jìn)樣裝置，在載氣上安裝具有定量管的六通進(jìn)樣閥， 用標(biāo)準(zhǔn)液體甲醛來標(biāo)定甲醛量， 能夠準(zhǔn)確快速的測 定甲醛的含量，用氫火焰檢測，檢測誤差不超過10ppm，檢測限為5ppm甲醛氣體。2實(shí)驗(yàn)部分：儀器： 色譜儀為山東魯南化工儀器廠生產(chǎn)的宏圖 SP-502 型氣相色譜儀（ GC）。色譜柱為填充物為 GDX-403的填充柱，柱長 3m,內(nèi)徑為6。GDX-403為含氮雜環(huán)單體、乙烯苯共聚物，乳白色，中等極性；FID ）,其主要指標(biāo)如下：檢測限：噪音：漂移： 程升檢測限： 程升漂移：-122X 10 g/s； 1%; 3%/h ;-910 g/s；w 3%/周期;由

4、上可見其檢測限可以達(dá)到-122x 10 g/s,滿足要求。檢測器是根據(jù)靈敏度來選擇,最后選擇了氫火焰離子化檢測器（實(shí)驗(yàn)：將GC的第二載氣管道進(jìn)氣處安裝一個帶有標(biāo)準(zhǔn)1ml進(jìn)樣管的六通進(jìn)樣閥， 選擇GC的載氣為氮?dú)猓d氣（2）壓力：O.O4MPa ;氫氣壓力： 0.05MPa;空氣壓力：O.IMPa;氣化室溫度：120 C；柱溫：100C；3.結(jié)果與討論：甲醛的標(biāo)定在固定了色譜條件下，對甲醛進(jìn)行標(biāo)定。選用37%的液體甲醛為標(biāo)準(zhǔn)溶液，用微量注射器進(jìn)樣，進(jìn)樣量為0.2uL,由于在氫火焰檢測器中，出0與CO2都沒有峰出現(xiàn)，因此進(jìn)樣后出峰如圖1所示：圖1液體甲醛的GC峰從圖可見，在178S-1處出現(xiàn)了一個

5、甲醛的峰，計(jì)算其峰面積，來標(biāo)定 1個峰面積代表甲醛 的量，計(jì)算如下：0.2uL的液體相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體甲醛量為：-33-20.2uL X 10 mL x 1.1g/mL x 0.38X 0.0333mol/g x 22.4L/mol x 10 mL/L=5.675 x 10 mL位置為160s220s的峰面積為：24x 256=6144所以在固定的色譜條件（載氣流速，柱溫，汽化溫度等）下，一個峰面積代表在1mL的總氣體中甲醛含量為：-2 65.675X 10 /6144X 10 ppm=924ppm因此，當(dāng)1mL的進(jìn)樣管中的氣體進(jìn)入色譜中，同樣條件下，在同樣位置出峰的峰面積X9.24就是進(jìn)

6、樣氣體中甲醛的濃度值?？梢?，測定氣體甲醛能夠很準(zhǔn)確和方便。應(yīng)用1汽車尾氣中甲醛的測定：為了考察不同燃料添加劑經(jīng)過發(fā)動機(jī)后生成汽車尾氣的甲醛含量，直接把不同的燃料經(jīng)過發(fā)動機(jī)后生成的氣體用氣體袋取回， 在GC上用六通進(jìn)樣閥進(jìn)樣， 就能夠檢測不同的尾氣中甲 醛的含量，其中由于尾氣中成分復(fù)雜，其一般GC出峰情況如圖2所示：圖2汽車尾氣的色譜峰前面出現(xiàn)大量峰，都是氣體成分，而當(dāng)要計(jì)算甲醛的含量時， 直接通過積分得到160s-1220s-1的峰面積，然后就可以計(jì)算出氣體中甲醛的含量，檢測結(jié)果如下表1:表1不同燃料中甲醛含量測定值燃料配比柴油柴油+30%乙醇汽油+30%乙醇汽油甲醛含量，ppm8913945

7、79（甲醛量是燃料成分的配比的重要指標(biāo)，能夠表征發(fā)動機(jī)對燃料的利用率)應(yīng)用2:光催化劑活性評價在光催化劑中，往往利用光反應(yīng)前后氣體的濃度變化來表征光催化劑的效果，例如在TiO2光催化的性能評價中，選擇光降解甲醛的量來評價其活性。由于，反應(yīng)前后都為氣體樣品，所以能夠用GC來直接測定甲醛的含量，下面是對2種不同TiO2光催化劑的評價結(jié)果，如下所示：反應(yīng)前，氣體是甲醛和空氣的混合氣體，其GC峰如圖3A所示;經(jīng)過第一種TiO2光催化劑后，其 GC峰如圖3B(1)所示：經(jīng)過第二種TiO2光催化劑后，其 GC峰如圖3B(1)所示：圖3A反應(yīng)前混合氣體的 GC峰353DS32D151D030D4貞0 iOQ

8、賞 0購 030DlimeH圖3B(1)反應(yīng)前混合氣體的 GC峰圖3B(2)反應(yīng)前混合氣體的GC峰從圖中可以明顯看出來，第一種TiO2的活性不如第二種 TiO2的活性，因?yàn)樵诘谝环N光催化劑上發(fā)生反應(yīng)后，還有一定量的甲醛峰出現(xiàn)，同時在后面還有甲酸的峰出現(xiàn)，在第二種光 催化劑上發(fā)生反應(yīng)后， 幾乎沒有甲醛和甲酸氣體了， 全部被降解為水和二氧化碳 （水和二氧 化碳都不出峰） 。4 結(jié)論 以上分析得知， 用改進(jìn)進(jìn)樣系統(tǒng)的色譜， 能夠簡單快速準(zhǔn)確的測定混合氣體中甲醛氣體的含 量，能很好應(yīng)用于各個方面中。參考文獻(xiàn)：1 王術(shù)皓，杜凌云，張愛梅， 分析化學(xué) ，2000，5： 628-6302 黎源倩，牟文萱，

9、分析化學(xué) ， 1993， 21（7）： 8043 Miksch R R ， Antbon D W ， Fanning L Z ， Hollowell C D ， Revzan K ， Glanville J ， Anal.Chem， 1981，53： 21184 張素玢，辛長波，王晰， 工業(yè)水處理 ， 2000， 20（10）： 27-30Fast Detection of Formaldehyde in Gases by GCWei Li, Yongfa Zhu*（Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing, 100084）Abstract ：GC with injection system improved and using N 2 as carrier gas and FiD as detector was used to determinate formaldehyde. After formaldehyde was demarcated , the concentration of formaldehyde in gases can be got directly. This way was used on concentration of formaldehyde in