一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法

文档序号:6247149阅读:193来源:国知局
一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法
【专利摘要】本发明公开了一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法,测定时先选择合适的阴、阳离子合成离子液体,然后涂覆在惰性的玻璃纤维材料,经过一定温度的老化再充填到常规的热脱附吸附管中,由于离子液体有较强萃取富集效率,可萃取富集大气中痕量的污染物,吸附剂采用离子液体涂覆在惰性的玻璃纤维上,由于离子液体的稳定性,高萃取效率,改善被测物的检测限,其特征在于合成离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([[C8mim][PF6]),称取一定量的干洁的玻璃纤维,涂覆上述已制备好的离子液体,放在一定温度下烘干,取出备用,各种参数的选择:试验了大气采样器、热脱附等各种参数,最后能成功地分离并萃取大气中痕量的污染物。
【专利说明】一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法

【背景技术】
[0002]为了对空气排放进行监视,环境管理机构经常需要测量烟气流量。随着人们对工业过程空气排放所引起的环境问题越来越关心,强烈需要确切知道排放到大气中的某种气体的量。这些气体中,NO X(如NO和NO 2)和SO X(如SO 2和SO 3)是人们最关心的,因为它们对光化学空气污染和酸雨起了一定作用,很多国家已经严格限制这些气体排入环境的量。
[0003]为了执行这些空气排放限制,环境管理机构需要常常(若不是连续)测量某种受管制气体的空气排放量。为此,必须在气源(例如废烟气中)处采样,测量这些气体的浓度,同时测量与气体采样同一位置的烟气流量。各种的流量测量和废烟气采样方法是已知的且在文献也有所报道,例如参见 Industrial Ventilat1n, 20thEdit1n, 1988, Ch.9,9-1至9-28页,方法1-稳定气源的采样和速度横向分布,NSPS检测方法,美国环境保护署,技术支持部,0AQPS,排放测量技术信息中心,技术公文,EMTIC TM-OOI, December 15,1988,以及其中的参考文献;方法IA-小型烟道和风道的稳定气源的采样和速度横向分布,NSPS检测方法,美国环境保护署,技术支持部,0AQPS,排放测量技术信息中心,技术公文,EMTICTM-OO1A,February 14,1989,以及其中的参考文献。方法2-烟气速度和体积流率的测定方法(S型皮托管),NSPS检测方法,美国环境保护署,技术支持部,0AQPS,排放测量技术信息中心,技术公文,EMTIC TM-002, February 3,1989,以及其中的参考文献;工厂管理者对空气排放的保证,American Glass Review, 7-9 页,November, 1992。
[0004]正如上述出版物中的详述,一般来说,欲测量流率的采样点是按下面的原则选定的,在管式风道或烟道的情况下,采样点在由烟道的任何弯头、扩大或缩小部分引起的任何流体扰动的上游至少8倍烟道或风道直径和下游2倍直径处。在矩形烟道或风道的情况下,采样点必须距任何流体扰动有一定的距离,该距离按下式定义为D:D = 2Lff/(L = W)其中L和W为烟道或风道的横截面尺寸。在选定采样点后,为确定在此采样位置的气体速度分布,需在烟道或风道的横截面的不同点进行8到12个点的气速测量。用一个定向探测装置或皮托管装置测得的差压可确定气体速度。当差压等于或大于0.05英寸H 20柱时,可用一个标准测压计或等效装置来测量差压。对于较低的气速,当差压小于0.05英寸H 20柱时,必须用经管理人员批准的更灵敏的差压仪。
[0005]通常浓度的测量是直接进行的,但流量的测量则不是直接进行。这是因为一般测量所用的气体分析仪是以干气为基础测量某种受管制气体的浓度(从气样中脱除湿气),而传统的气体流量测量则是以湿气为基础(有湿气存在)。
[0006]在大多数情况中,烟气中的含湿量相当可观,可高达10-30% (体积)。为计算排放到大气中的某种气体量,气体流量测量必须校正成表示有类似在分析中存在的含湿量的有效气体流量。此外,目前工业烟气所用的流量测量法如皮托管法或热导率法,实际测量的是表观气速,而不是体积流量,为计算总体积流率,因此都需要确定横跨烟道直径的气速分布,为达到此目的,必须在距任何几何变化几倍直径处的烟道或风道直段内进行测量,这些几何变化可能会引起湍流或非均匀气速分布,然后才可能由速度分布和烟道横截面积计算总气流量。
[0007]由于该要求,大部分空气排放测量必须在很不方便的位置进行,例如在大型工业烟道的中段进行。除了烟道或风道几何形状的要求外,还有最小气速的限制。这种限制的实际值是由相应的环境管理条例来确定,但一般该限值定在约每秒几英尺,但在实际情况中不可能总能达到该最小气速限值。一个值得注意的实例是燃烧炉如熔玻璃炉已由空气燃烧型变成氧气燃烧型的情况。由于燃料费用较高,且可接受的空气排放特别是NO X的排放限制较低,推动了越来越多采用燃烧过程的工厂由空气-燃料型变为100%氧气-燃料型燃烧,因而急剧降低了燃烧室内的含氮量,同时达到提高燃料效率和降低NO X的目的。在这种转变型的过程中,空气排放的体积也降低,使得气速限值降低至用传统方法进行烟道气流量测量的可接受量以下,因而很难确定排放是否在环境法的允许范围内,使得环境保护机构不能充分执行空气排放管理。唯一的替代方法是以若干工艺参数为基础预测烟气流量,由这种计算估计流率。
[0008]目前常用的方法如在上面提到的文献中所述的皮托管装置和质量流量装置中存在的最主要问题是,这些方法都是直接确定气速而不是体积流量。这样为确定体积流量,就需要确定烟道、风道或其它采样位置的横向气速分布。这就会产生较大的误差,并且在采样位置和气速范围上限制了早先的技术。在早先的技术中为了更好地确定气速分布,需要横跨烟道或风道的直径或宽度进行若干点测量。横截面积越大则所需的横向采样点越多。在有些情况下,需高达20至40个测量点来确定一个体积流量,如上述IndustrialVentilat1n参考文献9、4、9节所指出的情况。
[0009]先有技术方法的另一个缺点是很容易受到颗粒沉积和腐蚀的影响。很脏和/或腐蚀性气氛的情况会使这些方法更多地产生误差,如一般在工业烟道中常见的情况。在皮托管法的情况中,测量压降的小孔甚至被部分堵塞,由于一般所测的压降很低,因而会大大影响所测的气速。在质量流速测量中,任何颗粒沉积或与表面氧化物生成有关的腐蚀也会导致由传感器的热位差数据整理气速时产生较大的误差。
[0010]Industrial Ventilat1n, 20th Edit1n, 1988Ch.9,§ 9.4.9 中披露了测量空气流量的另一种方法,所披露的方法包括连续测量与进入的空气流一起通入一个或多个进气口(通风橱或风道口)的示踪气体。在完全混合且系统建立平衡后,在下游某一点收集气样-通常是在或靠近流出点外-并且确定出口气流中示踪气体的浓度。由出口记录的稀度和进料气体浓度很容易计算空气流率(空气流率等于进料速率除以示踪气浓度)。按下列条件选择所披露的示踪气体;(I)容易收集和分析,(2)在所研究的过程中不是天然存在的,(3)在风道系统中不会化学或物理吸收,(4)与气流的其它组分不反应,以及(5)无毒或无爆炸性。用示踪气测量来确定流量的传统方法对于长期或连续进行的大工业流率测量是不可行的,如工业烟道气测量的情况。
[0011]现有的气相色谱是目前色谱领域使用最广泛、也是目前气体及挥发性物质最有效的分析手段。但大气中一些痕量的有机污染物由于含量较低,不能进行常规进样检测,热脱附就是在此基础上发展起来。目前用于捕集空气中的各种挥发性有机污染物主要是一些固体吸附材料(而作为吸附剂是填充在热脱附管中专门富集待测的物质):它们主要有活性碳、碳分子筛、各种多孔高分子聚合物及多孔硅球等,它们的吸附特性主要取决于吸附剂的比表面积、孔径分布、极性、颗粒度及相对密度等。这些吸附剂具有自身的优点,但价格较高,使用户无法接受。


【发明内容】

[0012]本发明的目的在于提出一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法。
[0013]为达此目的,本发明采用以下技术方案:
[0014]一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法,测定时先选择合适的阴、阳离子合成离子液体,然后涂覆在惰性的玻璃纤维材料,经过一定温度的老化再充填到常规的热脱附吸附管中,由于离子液体有较强萃取富集效率,可萃取富集大气中痕量的污染物,吸附剂采用离子液体涂覆在惰性的玻璃纤维上,由于离子液体的稳定性,高萃取效率,改善被测物的检测限,其特征在于合成离子液体丨-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([[C8mim] [PF6]),称取一定量的干洁的玻璃纤维,涂覆上述已制备好的离子液体,放在一定温度下烘干,取出备用,各种参数的选择:试验了大气采样器、热脱附等各种参数,最后能成功地分离并萃取大气中痕量的污染物。

【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法,测定时先选择合适的阴、阳离子合成离子液体,然后涂覆在惰性的玻璃纤维材料,经过一定温度的老化再充填到常规的热脱附吸附管中,由于离子液体有较强萃取富集效率,可萃取富集大气中痕量的污染物,吸附剂采用离子液体涂覆在惰性的玻璃纤维上,由于离子液体的稳定性,高萃取效率,改善被测物的检测限,其特征在于合成离子液体丨-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([[C8mim] [PF6]),称取一定量的干洁的玻璃纤维,涂覆上述已制备好的离子液体,放在一定温度下烘干,取出备用,各种参数的选择:试验了大气采样器、热脱附等各种参数,最后能成功地分离并萃取大气中痕量的污染物。
[0017]1、离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([[C8mim] [PF6])的合成:原料1-甲基咪唑和1-氯正辛烷按1: 1.2(物质的量)的比例混合,然后在801:下回流2411。反应完毕后趁热用分液漏斗分出下层的离子液体;用少量的乙酸乙酯洗涤离子液体3?5次,而后在75°C真空干燥12h,冷却至室温后取出,得到产物氯化1-辛基-3-甲基咪唑([C8mim]Cl)。将[C8mim]Cl溶于少量水中,加入六氟磷酸钾固体,在常温下搅拌12h,分层后分出下层离子液体,用少量水洗涤,在洗过离子液体的水中滴加lmol/L的AgN03水溶液数滴后无白色沉淀产生,表明其中的Cl-已被除净。产物在70°C真空干燥12h,得到最终产物[C8mim][PF6]。2、吸附热脱附管的制备:称取一定量的干洁的玻璃纤维,涂覆上述已制备好的离子液体,放在一定温度下烘干,取出备用。3、各种参数的选择:试验了大气采样器、热脱附等各种参数,最后能成功地分离并萃取大气中痕量的污染物
[0018]显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种吸附热脱附联用气相色谱质谱测定大气中苯系物的方法,包括(I)制备离子液体:选择合适的阴离子或阳离子制备离子液体;(2)涂覆填充:将离子液体涂覆在惰性的玻璃纤维材料,在一定温度条件下老化,然后填充到热脱附吸附管中,由于离子液体有较强萃取富集效率,可萃取富集大气中痕量的污染物,吸附剂采用离子液体涂覆在惰性的玻璃纤维上,由于离子液体的稳定性,高萃取效率,改善被测物的检测限,其特征在于合成离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([[C8mim] [PF6]),称取一定量的干洁的玻璃纤维,涂覆上述已制备好的离子液体,放在一定温度下烘干,取出备用,各种参数的选择:试验了大气采样器、热脱附等各种参数,最后能成功地分离并萃取大气中痕量的污染物。
【文档编号】G01N30/06GK104297386SQ201410617984
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】华文蔚 申请人:华文蔚
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