专利名称：生物气中硅含量的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种生物质气体中有害物质的测定方法，尤其是其中的硅氧烷含量的
测量方法，具体地说是一种生物气中硅含量的测量方法。
背景技术：
众所周知，在沼气、垃圾填埋气等气体中含有一类挥发性气态含硅有机物，在这类 气体中，其分子式中的硅原子含量从1个硅原子到6个硅原子，分子结构有环状和直链结 构，称为硅氧烷气体。硅氧烷气体主要来源于化妆品和润肤品通过垃圾或污水进入垃圾填 埋场或污水处理厂，进而通过有机物的降解与垃圾填埋气或沼气一并形成气态物质并混合 与垃圾填埋气或沼气中。当垃圾填埋气或沼气被集中收集燃烧利用时，这类硅氧烷气体通 过高温燃烧形成坚硬的氧化硅结垢附着在发动机的燃烧室内或锅炉的换热管束壁面上，不 仅降低了换热效率，还会对运动部件造成磨损和碰撞损伤。 由于硅氧烷气体的浓度很低，给采样和测量带来很大困难，为此研究新的高效快 速的测量方法对保障各类用气设备的完全运行十分重要。
发明内容
本发明的目的针对现有的生物气中硅氧烷气体测量难度大的问题，发明一种基于
气相色谱-质谱联用的生物气中硅含量的测量方法。 本发明的技术方案是 —种生物气中硅含量的测量方法，其特征是 首先，将生物气通入有机溶剂吸收液中，利用吸收液将生物气中的各类硅氧烷气
体溶解在吸收液中，在吸收过程中使吸收液冷却至ot:以下；所述的吸收液为醇类中的甲
醇、乙醇或异丙醇、醚类或脂肪烃类中的环己烷，环戊烷，正己烷或石油醚； 其次，将上述吸收有各类硅氧烷气体的吸收液直接注入气质联用分析仪中进行分
析； 第三，分析过程中，控制气质联用分析仪的参数为 气相色谱条件为色谱柱DB-5MS或HP-5MS毛细管柱30mX0. 25mm(I. D.)X0.25iim(膜厚)；程序升温50。C保持1分钟，而后以l(TC /min速度升至290°C，
保持10分钟；进样量1.0i!L;分流比为10 : 1或无分流进样；载气为高纯氦气，流速为
0. 8-1. OmL/min ;质谱条件电子轰击模式，电子轰击能量70ev ;离子源温度200-25(TC ;
最后，采用全扫描模式将吸收液中与标准样品相同保留时间的峰进行质谱比较定 性，同时选择特征离子L2(m/z 147)，D3(m/z 191或m/z 207) ， L3 (m/z221) ， D4 (m/z 265 或m/z 281)，L4(m/z 295或m/z 207) ， D5 (m/z 267或m/z355) ， L5 (m/z 369或m/z 281)， D6(m/z 341或m/z 429)，采用选择离子监测模式，通过外标法对各个硅氧烷定量。
所述的硅氧烷气体包括六甲基二硅氧烷(L2)、八甲基三硅氧烷(L3)、十甲基四硅 氧烷(L4)、十二甲基五硅氧烷(L5)、六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)。
本发明的有益效果 本发明能同时对垃圾填埋气中的八种硅氧烷进行定性和定量分析。它具有重复性 好、误差率小，灵敏度高，线形范围宽，操作简便、快捷的优点。为严格控制垃圾填埋气中硅 氧烷的含量，提供了准确可靠的快速测定方法。
图1是本发明的吸收装置示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
—种生物气中硅含量的测量方法，它包括以下步骤 首先，将生物气通入有机溶剂吸收液中，利用吸收液将生物气中的各类硅氧烷气
体溶解在吸收液中，在吸收过程中使吸收液冷却至ot:以下；所述的吸收液为醇类中的甲
醇、乙醇或异丙醇、醚类或脂肪烃类中的环己烷，环戊烷，正己烷或石油醚；吸收装置如图1 所示；图1中左边的为流量计，用于控制被吸收采样气的流量，进而确定总吸收量，右边的 为冰浴吸收装置，用冰块包裹吸收瓶，使吸收瓶内的吸收液温度在0°C。进气由取样泵对生 物气输送管道内的气体进行抽取，通过流量计控制抽取流量，进入吸收瓶内与吸收液进行
吸收采样，吸收瓶放在冰浴装置中的冰块内，以保持吸收液的温度在ot:，被吸收液吸收后
的采样气体通过吸收瓶出口排放到大气中。 其次，将上述吸收有各类硅氧烷气体的吸收液直接注入气质联用分析仪(型号可
为Angilent 6890 GC/5975 MSD)中进行分析； 第三，分析过程中，控制气质联用分析仪的参数为 气相色谱条件为色谱柱DB-5MS或HP-5MS毛细管柱30mX0. 25mm(I. D.) X0.25iim(膜厚)；程序升温50。C保持1分钟，而后以l(TC /min速度升至290°C，
保持10分钟；进样量1.0i!L;分流比为10 : 1或无分流进样；载气为高纯氦气，流速为
0. 8-1. OmL/min ;质谱条件电子轰击模式，电子轰击能量70ev ;离子源温度200-25(TC ;
最后，采用全扫描模式将吸收液中与标准样品相同保留时间的峰进行质谱比较定 性，同时选择特征离子L2(m/z 147)，D3(m/z 191或m/z 207) ， L3 (m/z221) ， D4 (m/z 265 或m/z 281)，L4(m/z 295或m/z 207) ， D5 (m/z 267或m/z355) ， L5 (m/z 369或m/z 281)， D6(m/z 341或m/z 429)，采用选择离子监测模式，通过外标法对各个硅氧烷定量。
本发明的方法一次可准确测定生物气中的六甲基二硅氧烷(L2)、八甲基三硅氧烷 (L3)、十甲基四硅氧烷(L4)、十二甲基五硅氧烷(L5)、六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四 硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)等八种硅氧烷。
以下是利用气质联用分析仪的具体分析过程 1、配制L2，L3，L4，L5，D3，D4，D5，D6标准混合溶液准确称取各种硅氧烷各0. 1000 克，置于50毫升容量瓶中，用吸收溶剂定容至刻度，制成含量为2000微克/毫升的标准混 合储备溶液。将该标准混合储备溶液用吸收溶剂逐级稀释，制成标准系列溶液，使得该系列
4溶液中各硅氧烷浓度分别为0. 020， 0. 2， 2， 10， 20， 200微克/毫升，同时采用吸收溶剂作为 空白溶液，该系列溶液保存于4t:可稳定一周。 2、采取所使用的色谱条件以及质谱参数(同时打开质谱的全扫描模式和选择离 子扫描模式)，将标准系列溶液按从稀到浓的顺序(从空白溶液开始)每次注射l微升溶液 到气质联用仪中，得到各硅氧烷的气相色谱保留时间及其质谱谱图，同时对于质谱的选择 离子的信号峰强度进行积分，得到各硅氧烷浓度和对应离子质谱信号强度的关系(两者应 成正比关系)。对标准系列样品逐个测定完成后，对各硅氧烷浓度和选择离子信号强度进行 线性拟合，得到各硅氧烷定量的标准曲线拟合方程。 3、采取和标准溶液相同的色谱和质谱条件，每次分析注射硅氧烷吸收液1微升到 气质联用仪中，在各硅氧烷的色谱保留处若出现有色谱峰，则将该组分的质谱图与标准的 硅氧烷的质谱图进行比较，根据质谱峰的匹配程度可判断垃圾填埋气的样品中是否含有对 应的硅氧烷(匹配程度> 60%可认为该组分是对应的硅氧烷，此步骤可由常规的气质联用 仪的软件完成)。确定含有对应的硅氧烷后，对样品中找到的各硅氧烷的选择离子积分，得 到选择离子信号的相应强度，将该值带入相应的标准曲线的线性拟合方程，即可得到吸收 溶液中相应硅氧烷的浓度。 4、根据吸收生物气的流量计流量和采样时间，可确定通过吸收溶液的生物气的总 体积，采样完成后，测定吸收溶液的体积，同时根据上面计算的吸收溶液中的硅氧烷的浓度 以及吸收溶液的体积，可得出吸收溶液中硅氧烷的质量，进而得出生物气中各硅氧烷的浓度。 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
一种生物气中硅含量的测量方法，其特征是首先，将生物气通入有机溶剂吸收液中，利用吸收液将生物气中的各类硅氧烷气体溶解在吸收液中，在吸收过程中使吸收液冷却至0℃以下；所述的吸收液为醇类中的甲醇、乙醇或异丙醇、醚类或脂肪烃类中的环己烷，环戊烷，正己烷或石油醚；其次，将上述吸收有各类硅氧烷气体的吸收液直接注入气质联用分析仪中进行分析；第三，分析过程中，控制气质联用分析仪的参数为气相色谱条件为色谱柱DB-5MS或HP-5MS毛细管柱30m×0.25mm(I.D.)×0.25μm(膜厚)；程序升温50℃保持1分钟，而后以10℃/min速度升至290℃，保持10分钟；进样量1.0μL；分流比为10∶1或无分流进样；载气为高纯氦气，流速为0.8-1.0mL/min；质谱条件电子轰击模式，电子轰击能量70ev；离子源温度200-250℃；最后，采用全扫描模式将吸收液中与标准样品相同保留时间的峰进行质谱比较定性，同时选择特征离子L2(m/z 147)，D3(m/z 191或m/z 207)，L3(m/z221)，D4(m/z 265或m/z 281)，L4(m/z 295或m/z 207)，D5(m/z 267或m/z355)，L5(m/z 369或m/z 281)，D6(m/z 341或m/z 429)，采用选择离子监测模式，通过外标法对各个硅氧烷定量。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征是所述的硅氧烷气体包括六甲基二硅氧烷 (L2)、八甲基三硅氧烷(L3)、十甲基四硅氧烷(L4)、十二甲基五硅氧烷(L5)、六甲基环三硅 氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)。
全文摘要
一种生物气中硅含量的测量方法，其特征是首先，将生物气通入有机溶剂吸收液中，利用吸收液将生物气中的各类硅氧烷气体溶解在吸收液中，在吸收过程中使吸收液冷却至0℃以下；所述的吸收液为醇类中的甲醇、乙醇或异丙醇、醚类或脂肪烃类中的环己烷，环戊烷，正己烷或石油醚；其次，将上述吸收有各类硅氧烷气体的吸收液直接注入气质联用分析仪中进行分析即可得出生物气中各类硅氧烷的含量。本发明具有重复性好、误差率小，灵敏度高，线形范围宽，操作简便、快捷的优点。
文档编号G01N30/28GK101706479SQ200910212438
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者包燕雏, 吴未立, 杨际虹, 陈泽智, 龚惠娟 申请人:南京大学