顶空进样法是气相色谱特有的一种进样方法, 适用于挥发性大的组分分析。传统的顶空进样法只是简单地在一个温控水浴锅中加热已放入标准溶液和待测样品的顶空取样瓶, 并使用一个气密针将顶空气体定量的转移入气相色谱仪进样口。此方法为手动进样, 重复性差, 进样针也需要加热至与样品瓶同样温度或高于样品瓶温度, 以防止物质冷凝, 而且当针插入进样垫时推动针杆是非常困难的, 你可能会遇到来自柱头的2个大气压的阻力!鉴于这些缺陷, 笔者将自动顶空进样方法代替传统的顶空进样来做色谱分析, 并以测定废水中的甲苯为例进行了对比测试。
1 基本原理
顶空进样分为溶液顶空和固体顶空。前者是将样品溶解于适当溶剂中, 置顶空瓶中保温一定时间, 使残留溶剂在两相中达到气液平衡, 定量取气体进样测定。固体顶空就是直接将固体样品置顶空瓶中, 置一定温度下保温一定时间, 使残留溶剂在两相中达到气固平衡, 定量取气体进样测定。
2 试验部分
2.1 试验仪器
2.1.1 传统顶空进样法:电热恒温水浴锅;注射器100m L;注射器5m L;
2.1.2 自动顶空进样法:安捷伦自动顶空进样器7694E;定量环1m L;压盖器;
顶空进样瓶20m L;
2.1.3 色谱分析仪:带FID检测器的安捷伦GC6890N气相色谱仪, 毛细管色谱柱HP—5。
2.2 顶空样品的制备
2.2.1 传统顶空进样法
①称取20g氯化钠, 放入100m L注射器中, 加入40m L水样, 排出针筒内的空气, 再吸入40m L氮气, 然后将注射器用胶帽封好;
②将封好的注射器置于电热恒温水浴锅的水槽内固定, 在30℃恒温下振荡5min, 用5m L的注射器抽取液上空间的气样5m L做色谱分析。
2.2.2 自动顶空进样法
①准确量取10m L样品, 放入20m L的顶空样品瓶中, 并用压盖器把瓶盖封好;
②将样品瓶放入顶空进样器的样品槽内;
③设置分析条件:
样品瓶温度:70℃;定量环温度:85℃;传输线温度:90℃;
样品瓶平衡时间:30min;加压时间:0.1min;定量环充满时间:0.5min;
进样时间:0.5min;
④待仪器显示“Ready”后, 按下“开始”键;
⑤在完成设置好的程序后, 自动顶空进样器会自动将顶空气的一定体积 (1m L) 引入气相色谱仪。
2.3 气相色谱仪分析条件
2.3.1 进样口温度200℃, 分流比10:1;
2.3.2 柱温65℃, 流量2.0m L/min;
2.3.3 检测器温度300℃, 氢气流量40m L/min, 空气流量400m L/min, 载气流量40m L/min。
3 精密度和准确度
采用两种方法各7次分析甲苯含量为50ug/L的标准溶液, 相对误差均小于0.1%, 相对标准偏差分别为0.59%和0.48%。
表1 两种进样方法测定甲苯标准溶液的结果比较 下载原表
单位:ug/L
从表1可以看出, 两种进样方法所测得的结果均符合要求, 相对误差一致, 就精密度而言, 自动顶空进样法要优于传统的顶空进样法。
4 水样中甲苯测定结果的比较
试验水样均采自邯郸市西污水处理厂细格栅间, 一份水样用传统的手动顶空进样法测定甲苯含量, 另一份用自动顶空进样法测定, 各测试7次, 每次做7个平行样, 测定结果如表2所示。
表2 两种测定方法测定水样中甲苯的结果比较 下载原表
单位:ug/L
从表2可以看出, 自动顶空进样法和传统的手动顶空进样法所测得的结果基本一致, 测定准确度和精密度都符合要求。
5 结论
自动顶空进样法重现性好, 操作简便, 并且不需要准备温控浴来加热顶空瓶和进样针, 大大减少了样品前处理的工作。根据我们多次试验, 其测定的准确度和精密度完全能满足实际工作中的要求, 在气相色谱分析中可以替代传统的手动顶空进样法。
