一种大气中醛酮类化合物在线分析的方法

本发明涉及一种大气中醛酮类化合物在线分析的方法，属于大气环境化学和分析化学技术领域。

背景技术：

醛酮类化合物(carbonylcompounds)是对流层大气中挥发性有机物的重要组分，是光化学反应的重要中间产物，在大气化学过程中扮演着非常重要的角色。这类化合物是产生活性hox自由基的重要前体物，也是大气中有机酸和光氧化剂臭氧及过氧乙酰基硝酸酯(pan)的重要前驱物。这些高活性强效氧化剂能有效地清除大气中各种挥发性有机物和ch4等温室气体；并会加快大气中so2及nox氧化形成硫酸盐以及硝酸盐等云凝结核气溶胶速率，从而对大气环境和气候变化产生重要影响。此外，醛酮类化合物对人体健康还存在着严重的潜在威胁，如甲醛具有刺激性、毒性和致癌性；乙醛、丙烯醛和甲基乙基酮被公认为潜在致癌物。大气中醛酮类化合物的准确监测，可为揭示对流层大气化学反应过程机制、评估区域环境污染以及全球气候变化等提供重要科学依据。因此，大气中醛酮类化合物的准确监测具有非常重要的科学意义和应用价值。

基于大气中醛酮类化合物的重要环境和健康效应，其监测研究已成为当今大气环境化学的前沿领域之一。目前国际上已发展了多种技术测定大气中醛酮类化合物，例如，预浓缩－gc-fid/ms在线及离线分析技术、在线衍生—高效液相色谱(hplc)紫外可见(uv/vis)或质谱(ms)离线检测技术、甲醛的分光光度法等，然而至今仍未有大气中多组分醛酮类化合物在线分析方法。因此，亟需研发大气中醛酮类化合物在线分析方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大气中醛酮类化合物在线分析的方法，本发明方法能够准确测定大气中多种醛酮类化合物浓度水平，可实现对大气中醛酮类化合物高灵敏的在线检测。

本发明提供的大气中醛酮类化合物在线分析的方法，包括如下步骤：捕集环境大气中醛酮化合物与2,4二硝基苯肼反应，得到衍生后的样品；将所述衍生后的样品通过色谱分离以及物种检测，以实现大气中醛酮类化合物在线分析；

所述的方法整个过程采用的装置系统包括在线衍生装置、吸收液装置、进样装置、分离检测装置和废液收集装置；所述在线衍生装置的输入端与所述吸收液装置的输出端相连通，所述在线衍生装置的输出端与所述进样装置的输入端相连通，所述进样装置的输出端与所述分离检测装置的输入端相连通；所述进样装置与所述分离检测装置的废液排出端均与所述废液收集装置相连通；

所述在线衍生装置用于捕集环境大气中醛酮化合物与2,4二硝基苯肼(dnph)发生反应，得到衍生后的样品；

所述吸收液装置为用于将2,4二硝基苯肼(dnph)吸收液储存以及定量传输的装置；

所述进样装置用于收集衍生后的样品液体以及将样品送入所述分离检测装置；

所述分离检测装置用于对所述衍生后的样品进行色谱分离以及物种检测；

所述废液收集装置用于对所述衍生样品进样后的废液以及所述分离检测装置产生的废液的收集。

上述的方法中，所述吸收液装置包括吸收液存储容器、空气净化装置以及液体泵；

所述吸收液存储容器装有2,4二硝基苯肼(dnph)溶液；

所述空气净化装置设置于所述吸收液存储容器上部，用于净化进入容器的平衡空气避免对所述2,4二硝基苯肼(dnph)溶液的污染；

通过所述液体泵将所述2,4二硝基苯肼溶液泵入所述在线衍生装置中。

上述的方法中，所述在线衍生装置包括螺旋玻璃管、气液分离器、气泵装置和空气质量流量计；

所述螺旋玻璃管前端配有进气口和进液口，其内填充有硅胶颗粒或石英纤维；所述螺旋玻璃管的进气口与环境大气直接相连；所述螺旋玻璃管的进液口与所述吸收液装置中所述液体泵出液口相连；所述螺旋玻璃管末端与所述气液分离器相连接；

所述气液分离器上还设有出液口和出气口；所述气液分离器出液口与所述进样装置相连；所述气液分离器出气口与所述气泵装置进气口相连；所述气泵装置出气口与所述空气质量流量计相连；所述螺旋玻璃管外围腔体与恒温水循环器相连通，以通入恒温循环水。

上述的方法中，所述进样装置包括交替式采样器、自动清洗装置和废液排出装置；

所述交替式采样器采样口与所述气液分离器出液口直接相连实现样品收集；所述交替式采样器出样口与所述分离检测装置相连，将收集样品输送至所述分离检测装置进行分离检测；所述自清洗装置与所述交替式采样器相连，用于清洗其管路样品残留；所述自动清洗装置通过所述废液排出装置与所述废液收集装置相连接，将废液排出。

上述的方法中，所述分离检测装置包括相连接的高效液相色谱分离部分和检测部分装置，其中所述进样装置与所述高效液相色谱分离部分装置相连；所述高效液相色谱检测部分装置选用紫外检测器或质谱检测器，用于分离后的目标化合物检测。

上述的方法中，所述分离检测装置具体为高效液相色谱仪(hplc)。

上述的方法中，所述的大气中醛酮类化合物在线分析的装置系统还包括电气控制系统；

所述电气控制系统分别与所述在线衍生装置、吸收液装置、进样装置、分离检测装置以及废液收集装置相连接，以控制上述各个装置的工作。

上述的方法中，所述废液收集装置包括废液储存容器、负压气泵以及尾气净化装置；

所述废液储存容器与所述进样装置和所述分离检测装置相连，并收集上述产生装置所产生的废液；所述废液储存容器出气口通过所述负压气泵与所述尾气净化装置相连，净化后气体排到环境大气中。

本发明具有以下优点：

由于大气中醛酮类化合物种类较多，目前醛酮类化合物的监测主要集中在离线分析，仅甲醛实现了在线监测，然而至今仍没有大气中多种醛酮类化合物的在线监测检测技术。本发明提供的大气中醛酮类化合物在线分析的方法能准确测定大气中多种醛酮化合物的浓度，为深入揭示大气中醛酮类化合物的源汇以及评估其对大气环境的影响提供重要的技术支撑。

附图说明

图1为本发明实施例中大气中醛酮类化合物在线分析的装置系统的结构示意图。

图中各个标记如下：

1在线衍生装置；2吸收液装置；3进样装置；4分离检测装置；5废液收集装置；

101玻璃螺旋管；102气液分离器；103气泵装置；104空气质量流量计；105恒温水循环器；201吸收液储存容器；2022,4二硝基苯肼吸收液；203空气净化装置；204液体泵；301交替式采样器；302自动清洗装置；303废液排出装置；6电气控制系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明大气中醛酮类化合物在线分析的装置系统，包括：在线衍生装置1；吸收液装置2；进样装置3；分离检测装置4和废液收集装置5。在线衍生装置1输入端与吸收液装置2输出端连通，用于在线衍生捕集环境大气中多种醛酮类化合物与2,4二硝基苯肼发生反应，得到衍生后的样品；在线衍生装置1输出端与进样装置3输入端连通，用于收集衍生的样品；进样装置3输出端与分离检测装置4输入端联通，用于样品装样以及分离检测；进样装置3和分离检测装置4的废液排出端与废液收集装置5联通，用于收集系统废液。

进一步地，吸收液装置2包括吸收液存储容器201、空气净化装置203以及液体泵；

吸收液存储容器201装有2,4二硝基苯肼溶液202；

空气净化装置203设置于吸收液存储容器201上部；

通过液体泵204将2,4二硝基苯肼溶液202泵入在线衍生装置1中。

进一步地，在线衍生装置1包括螺旋玻璃管101、气液分离器102、气泵装置103和空气质量流量计104；

螺旋玻璃管101前端配有进气口和进液口，其内填充有硅胶颗粒或石英纤维；螺旋玻璃管101的进气口与环境大气直接相连；螺旋玻璃管101的进液口与吸收液装置2中液体泵204出液口相连；螺旋玻璃管101末端与气液分离器102相连接；

气液分离器102上设有出液口和出气口；气液分离器102出液口与进样装置3相连；气液分离器102出气口与气泵装置103进气口相连；气泵装置103出气口与空气质量流量计104相连；螺旋玻璃管101外围腔体与恒温水循环器105相连通，以通入恒温循环水。

进一步地，进样装置3包括样品交替式采样器301、自动清洗装置302和废液排出装置303；

所述交替式采样器301采样口与气液分离器102出液口直接相连实现样品收集；交替式采样器301出样口与分离检测装置4，将收集样品输送至分离检测装置4；自清洗装置302与交替式采样器301相连，用于清洗其管路样品残留；自动清洗装置302通过废液排出装置303与废液收集装置5相连接用于废液的排出。

进一步地，分离检测装置4包括相连接的高效液相色谱分离部分和检测部分装置，其中进样装置3与高效液相色谱分离部分相连；高效液相色谱检测部分装置选用紫外检测器或质谱检测器，用于分离后的目标化合物检测；

分离检测装置具体为高效液相色谱仪。

进一步地，大气中醛酮类化合物在线分析的装置系统还包括电气控制系统6；

电气控制系统6分别与在线衍生装置1、吸收液装置2、进样装置3、分离检测装置4以及废液收集装置5相连接，以控制上述各个装置的工作。

进一步地，废液收集装置5包括废液储存容器、负压气泵以及尾气净化装置；

废液储存容器与进样装置3(具体与废液排出装置303相连接)和分离检测装置4相连，并收集上述产生装置所产生的废液；废液储存容器出气口通过负压气泵与尾气净化装置相连，净化后气体排到环境大气中。

结合附图1中装置系统用于对大气中醛酮类化合物在线分析的方法，具体包括如下步骤：

第一步：系统的准备。空气质量流量计104和液体泵204、分别设定为所需流量；恒温水循环器105设定水的温度并开启循环；进样装置3以及分离检测装置4和废液收集装置5系统自检与准备状态；

第二步：环境气体醛酮样品的衍生捕集。开启气泵103；开启液体泵204；环境大气和吸收液进入玻璃螺旋管101；环境大气中醛酮类化合物与吸收液存储容器201中装填的2，4二硝基苯肼吸收液202发生反应生成苯腙类物质；衍生后液体样品和通过玻璃螺旋管101的空气到达气液分离器102；随后气体从出气口到达气泵103和空气质量流量计104，衍生后样品从出液口到达进样装置3；

第三步：样品的采集与装样。进样装置3内置交替式采样器301，保证样品的连续不间断采集。衍生后液体样品通过进样装置3，完成样品的收集；随后进样装置3中交替式采样器301与分离检测装置4中气液分离器102出液口相连并将样品装入分离检测装置4内，完成样品装样；装样完成后通过自动清洗装置302进行管路自动清洗，并将废液通过废液排出装置303排出至废液收集装置5。

第四步，样品的检测。进样装置3采集的样品装入分离检测装置4，在高效液相色谱仪，实现环境大气中多种醛酮类化合物分离与检测；并将废液排出至废液收集装置5，从而实现了大气中醛酮类化合物在线分析。

本发明实施例提供的大气中醛酮类化合物在线分析方法，主要具有以下五点优势：一、采用在线湿法衍生转化方法，能实现环境气体中多种醛酮类化合物转化为苯腙；二、采用高效液相色谱法对醛酮类化合物进行高灵敏检测；三、采用空气净化平衡法避免吸收液污染；四、采用交替式采样装置，保证样品连续采集；五、系统运行稳定、操作方便，能够完全满足各种场所的观测需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。