氣相色譜對氣相甲醛的快速測定

1、氣相色譜對氣相甲醛的快速測定李巍，朱永法*(清華大學化學系，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，并改進進樣系統(tǒng)來測定氣體甲醛含量。通過標定甲醛，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，其準確度可以達到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：zhuyf本項目獲得國家自然科學基金(

2、20071021)，教育部優(yōu)秀青年教師資助計劃以及北京大學國家重點實驗室訪問學者基金資助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的難點。本論文，以氣相色譜為儀器，改進其進樣裝置，在載氣上安裝具有定量管

3、的六通進樣閥，用標準液體甲醛來標定甲醛量，能夠準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實驗部分：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、二乙烯苯共聚物，乳白色，中等極性；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（FID），其主要指標如下：檢測限：2×10-12g/s；噪音：1%；漂移：3%/h；程升檢測限：10-9g/s；程升漂移：3%/周期；由上可見其檢測限可以達到2×10-12g

4、/s，滿足要求。實驗：將GC的第二載氣管道進氣處安裝一個帶有標準1ml進樣管的六通進樣閥，選擇GC的載氣為氮氣，載氣（N2）壓力：0.04MPa；氫氣壓力：0.05MPa；空氣壓力：0.1MPa；氣化室溫度：120；柱溫：100；3 結(jié)果與討論：甲醛的標定在固定了色譜條件下，對甲醛進行標定。選用37%的液體甲醛為標準溶液，用微量注射器進樣，進樣量為0.2uL，由于在氫火焰檢測器中，H2O與CO2都沒有峰出現(xiàn)，因此進樣后出峰如圖1所示：圖1液體甲醛的GC峰從圖可見，在178s-1處出現(xiàn)了一個甲醛的峰，計算其峰面積，來標定1個峰面積代表甲醛的量，計算如下：0.2uL的液體相當于標準狀態(tài)下的氣體甲醛

5、量為：0.2uL×10-3mL×1.1g/mL×0.38×0.0333mol/g×22.4L/mol×103mL/L=5.675×10-2mL位置為160s220s的峰面積為：24×256=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：5.675×10-2/6144×106ppm=9.24ppm因此，當1mL的進樣管中的氣體進入色譜中，同樣條件下，在同樣位置出峰的峰面積×9.24就是進樣氣體中甲醛的濃度值?？梢姡瑴y定氣體甲醛能

6、夠很準確和方便。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)動機后生成的氣體用氣體袋取回，在GC上用六通進樣閥進樣，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，而當要計算甲醛的含量時，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，ppm891394579（甲醛量是燃料成分的配比的重要指標，能夠表征

7、發(fā)動機對燃料的利用率）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 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

8、一種TiO2的活性不如第二種TiO2的活性，因為在第一種光催化劑上發(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，用改進進樣系統(tǒng)的色譜，能夠簡單快速準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：1 王術(shù)皓，杜凌云，張愛梅，分析化學，2000，5：628-6302 黎源倩，牟文萱，分析化學，1993，21（7）：8043 Miksch R R， Antbon D W， Fanning L Z， Hollowell C D， Rev

9、zan 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 N2 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 au