电子鼻测定苯系物的方法研究.pdf

80
化工自动化及仪表
第38卷
电子鼻测定苯系物的方法研究
郭震田森林宁平蒋蕾
(昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650093)
摘要为考察电子鼻用子苯系物(BTEX)快速检测的可行性,分别采用电子鼻( Znose4200,CC/SAW)
和普通气相色语(CC522,ID)对其进行分析。结果表明:电子鼻的灵敏度均为普通气相色谱的10倍以
上,最高可达140倍。此外,精密度和重现性也优于后者,可用于B1EX快速、实时分淅,是一种用于分
析环境中挥发性和半挥发性有机物的比較实用的工具。
关键词电子鼻普通气相色谱声表面波检测器苯系物
中图分类号TH83
文献标识码A文章编号1000-3932(2011)07-0802-05
苯系物(BTEX)是重要的挥发性有机物山,电子鼻已广泛应用于食品工业、烟草工业、医学、环
能通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体,导致多种境监测和爆炸物检测等,?。国内外对声表面波
不适症状,严重威胁人类健康2-?,已被世界卫生检测器(SAW)分析苯系物的方法进行可行性研究
组织确定为强致癌物质,因此,及时对环境中较少,笔者采用电子鼻( Znose4200,CC/SAW)和普
BTEX进行污染监测显得十分重要,分析方法和通气相色谱(C522,FID)来测定BTEX,从而比较
工具的选择更值得重视?。最常用的分析方法是出电子鼻分析典型BTEX的可行性及其特点,为电
气相色谱法7-,普通气相色谱体积、重量大且测子鼻测定BIEX提供依据和参考。
定时间长,叫,难以实现现场分析和实时检测,
实验
而电子鼻体积小且重量轻,还可自带电池和气源,
在常温下,用微量进样器吸取一定体积
能适应现场复杂的环境,较易实现快速实时检测,BTEX各组分于100mL玻璃针筒中,按不同比例
更适用于突发性环境污染事故分析2-1。目前稀释配制成不同浓度(表1)。
表1目标化合物标准气浓度
mg/L
BTEX
B
D
E
G
苯
,780
7.024
1.7560.878
0.439
0.220
0.110
0.055
甲苯
8,6706,9363.468
0.217
0.108
0.054
乙苯
6.928
1.732
0.433
0.217
0.108
0.054
邻二甲苯
7,036
1.7590.8800.4400.2200.1100.05
对二甲萃
6,888
5,166
3.444
1.722
0.431
0,215
0,103
0.054
分别用Nose4200和CC522对标准气样进行3mI/min),SAW检测器,DB624色谱柱40
分析,根据色谱图得到BTEX各组分的保留时间;135℃(10℃/9);检测器60℃;六通阀145℃;进样
再分别以峰面积( Znose4200)或峰高(GC522)为ロ100C;预浓缩管250℃;在150℃自动烘烤
纵坐标,以气样浓度为横坐标,绘制BTEX各组分308;重复时间65;样品流速30mL/min。其中泵
的标准曲线,通过线性回归得出直线的斜率,作为吸时间在5、10、20s时的相对偏差较小(小于
样品测定的计算因子。从而通过分析时间、分离5%),因此选择58作为泵吸时间。
效果、线性、准确性、重现性和最低检测限等方面
对两者进行比较。
收稿日期:2011-05-12(修改稱
基金项目:国家自然科学基金(2000008,21077048);云南省
Nos4200和CC522的参数设置为:
中青年学术技术带头人后备人才培养经(2007PYO1-08);
a. ZNOSE4200氮气作载气(此时流速为
昆明理工大学分析测试基金(2010191)
万方数据
第7期
郭霞等,电子鼻测定苯系物的方法研究
803
b.CC522氮气作载气,ID检测器,不计量。按国际纯粹与应用化学联合会( IUPAC)推荐
锈钢填充柱。氮气和无水空气压力为0.2MPa;氢采用3倍基线噪声来计算最低检出限。
气压力为0.3MPa;初始温度90℃;进样器温度2结果与讨论
120℃;检测器温度150℃;灵敏度范109;平衡2.1BTEX的保留时间
时间15mino
对配制好的混合标准气样和此浓度下的乙苯
精密度用相对标准偏差(RSD)来计量;准确度以及对二甲苯单标样进行分析,样品图谱如图1
用空白加标回收率和两种方法的相对偏差(RD)来所示
乙苯
乙苯
对二甲苯
对二甲苯
甲苯
邻二甲苯
甲苯
苯+
苯
甲苤
乙苯+对二甲
二甲苯
0120240360480600
6
时间/s
时间/s
a,CCS22测定得到的保留时间
b. ZNOSE4200测定得到的保留时间
图1 BEX色谱分离图
由图1可见,两种方法在分析混合标准气样2.2标准曲线、相关系数和最低检出限
时对乙苯和对二甲萃都无法分离。CC522测得
对A~Ⅰ标准气进样分别进行分析,每个浓度
BTEX各组分的保留时间为:苯为131.408;甲苯平行测定3次, Znose4200以3次峰面积平均值为
为219.428;乙苯为374.88;对二甲苯为431.408;因变量,CCS22以3次峰高平均值为因变量,标准
邻二甲苯为559.92s。 Znose4200测得BTEX各组气浓度为自变量,计算回归方程。 ZNOSE4200泵吸
分的保留时间为:苯为1.908;甲苯为2.94s;乙苯时间为58(进样量为2.5mL);CC522进样量为
为3.88s;对二甲苯为4.02s;邻二甲苯为4.365。1mL(最大进样量)时,3倍噪声计算最低检出限。
由此可以得出,电子鼻可在5s内对BTEK各组分由表2可知,在相同的浓度范围内, Znose4200测
进行定性定量分析。这与采用的色谱柱和检测器得的BTEX各组分线性相关系数R值均在0.989
类型有关,普通气相色谱法采用的是极性填充柱4~0.9997之间,CC522线性相关系数R2值在
和FD检测器,而电子鼻采用的是中等极性毛细0.9893~-0.9991,均在0.9893以上,线性较好;
柱和SAW检测器,死体积为零,具有较普通气相 Znosex4200在泵吸时间为5s时最低检出限与
色谱柱效高、分析速度快,以及样品用量少等特CC522相差不大,但其最大泵吸时间可为3008
点,此外还可通过降低程序升温速率来改善分离(进样量为150mL),此时BTEX的最低检出限比
效果。这在环境应急监测中,能实现快速实时检后者低:苯为0.2ug/L,甲苯为0.02pg/L,乙苯为
测,为分析人员提供更直观、可靠的数据,明显提0.05g/L,邻二甲苯为0.05pg/L,对二甲苯为
高了监测者的工作效率。
0.05pg/L,除苯以外,其灵敏度比GCS22优于100
万方数据