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大气污染监测中气相色谱仪的应用

作者:小T来源:泰特仪器日期:2021-05-21

泰特仪器是生产气相色谱仪的厂家,本文由新葡的京集团35222vip色谱技术人员主要对气相色谱法的相关情况进行了分析,并阐述了气相色谱法在大气污染监测中的应用情况。气相色谱法是一种新型的监测方法,将气液色谱作为主要对象,当前这种气相色谱法在社会的很多领域都有广泛地应用,如自然环境的保护、化工、食品、临床以及医药等方面。大气污染监测中,气相色谱法也发挥着不可忽视的作用,因此要明确气相色谱法的相关原理与工作流程,使其更好地应用到大气污染监测中,为大气环境保护提供优质的服务。

1 气相色谱法的概述

1.1 色谱技术的原理分析

色谱法是一种物理分离的方法,又被人们称作层析法,分离过程中,混合物在不同部分间流动,一边不是动态的就被称为固定相,另一边液体使混合物流经固定相,被称为流动相。流动相中的混合物流过固定相后,能够与固定相之间发生反应。组成部分在结构以及性质方面也是存在不同之处的,彼此的相互作用也会产生不同的效果。在相同推动力的作用下,固定相中不同部分的停留时间是存在差异的,流出固定相是按照一定的顺序进行的,在两相中进行分配能够分离混合物,因此被叫做色谱技术。

1.2 气色谱法的原理分析

气相色谱的流动相是气体,其中涉及气—固体色谱、气—液色谱。之所以将流动相选择气体使因为气体没有比较大的粘度,其在色谱柱中流动时不会产生较大的阻力。而且气体的扩散系数也相对比较大,在组分两相之间能够实现物质的快速传递,使得分离更加快速、高效。现如今,沸点在500°C 以下的分离和监测工作一般都使用气相色谱法进行。高压气体容器可以提供和承载气体,要根据实际需要对压力进行针对性的调整,通过余热盘旋管道和检测器的参比池进入到柱子中。将液体和气体试样的装置开关分别设置在柱子的入口位置,载气经过热导池进入到大气中。经过柱子前后,流量计会对载气流量进行监督控制。

2 气相色谱法的优势与不足

气相色谱法有一定的优质,能够将各种组分在相同的时间内进行分离和分析,并且比较高效、快速,灵敏性较好。不需要大量的样本,并且能够在极大的范围内使用,并且气相色谱法可以对皮克级痕量的污染物进行测量。监测过程中能够将结果及时反映出来,能够高效的分析相关数据,在短短的几分钟或者十几分钟就能够对周期进行分析。此外气相色谱法在操作过程中对于压力、温度等要求并不多。

在认识到气相色谱法优势的同时,还需要注意其不足,气相色谱法不能单纯依靠色谱峰得出定性的结论,需要使用已经获得的色谱数据进行对比分析,进而得出准确的、定性的结论。

3 气相色谱法在大气污染监测中的运用

当前气相色谱法有着极为广泛地应用,在社会各个领域发挥着重要的作用,能够监测分析农作物表面残留的农药、分析纯物质中的杂质、分析大气中的有毒污染物等。

3.1 有毒试剂监测

日常的生产生活中,有毒的试剂一般沸点都比较低,有比较强的挥发性,能够轻易的扩散到空气中,使得人们的工作生产、生活等受到极为不利的影响。

随着社会经济发展,城市化进程日渐推进,城市中的车辆数量增加,汽车尾气中的一氧化碳以及氧化氮等有毒气体排放到空气中,使得大气污染日渐严重。气相色谱法具有较高的灵敏性,利用这种方法监测大气中的有毒气体,能够避免监测过程中受到其他因素的干扰,使得监测获得的数据更加准确、可靠,进而为空气以及环境监测提供科学的依据与参考。

3.2 有机污染物或氧化碳监测

对于大气中的有机污染物或者氧化碳等,可以使用氢火焰离子化的监测设备进行监测,其有着很好的稳定性和灵敏性,并且有较宽的线形范围。大气中的硫污染物可以使用氢火焰光度监测仪器进行测定,通过火焰中一些元素发出的光谱确定滤光器的种类,使用光电倍增管测量放大,这种方法基本上不会受到其他因素的干扰,并且灵敏性较好,也有一定的特异性。对于二氧化硫等污染物,可以使用微库仑计进行测量,这是利用电化学检测仪器进行测量的,通过氧化还原反应产生的物质测量电流,这种方法可以直接应用到大气的二氧化硫、硫化氢以及氧化氮监测中,其灵敏性也达到卫生监测提出的要求。

3.3 热不稳定化合物监测

热不稳定化合物中,包括有机酸、偏二甲肼、肼等,这些化合物的挥发性较低,不能采用GC法进行直接的分离测定,都需要通过衍生化之后,形成易挥发且热稳定的化合物,才能够采用GC法进行测定。例如将XAD-2树脂作为吸附剂,将苄基溴作为酯化剂,氧化银作为催化剂,然后应用GC法对气相中挥发的有机酸衍生物进行分析,由此得出的衍生率可达98%以上,最低检出的浓度有几个ppb。再或者在SG-2的固体吸附剂表面上凃硫酸,以便于收集空气中的偏二甲肼和肼,用水洗过后,在加入糖醛开始衍生化反应处理,用GC法对偏二甲肼和肼中的衍生化物进行分析。

3.4 一氧化碳和有机污染物监测

大气中的主要组成部分包括氧、氮、水分、二氧化碳及某些不响应或者响应很小的无机气体。对于这些有机物的测定,可以利用氢火焰离子化鉴定器进行鉴定,这主要是由于此种鉴定方法对于有机物的鉴定具有很高的灵敏度,而且线性范围较宽,稳定性非常好,因此对于大气中有机污染物的测定效果也比较好,可以进行广泛的应用。例如对于氢火焰离子化鉴定器的应用,表现出如下特点:在进样系统中,增加镍反应器,这样可以将一氧化碳转化为甲烷,同时此仪器上还能够增加一个对总碳氢化合物含量进行测定的进样器,这样,即使是在一个比较短的色谱图上,也能够同时表达不同的大气污染物,从而确保测定的准确性和可靠性。

3.5 硫污染物的监测

对于大气中硫污染物的监测,可以应用氢火焰光度鉴定器进行测定,火焰光度鉴定器是当前应用灵敏度及选择性都比较高的一种鉴定器,此种仪器的应用原理是利用一些元素在火焰中可以发出特有的光,从而根据所发射的光谱选择适当的滤光器,再用光电倍增管对其进行放大测定,这实际上是一种光谱与色谱联合的装置。火焰光度鉴定器不仅有较高的灵敏度,还有较强的特异性,几乎没有什么物体可以对其产生干扰。以大气中检测硫污染物的自动检测仪器进行分析,将空气作为载体,同时消除空气峰所产生的影响,利用聚四氟乙烯塑料当作填充担体和色谱柱,以解决硫化物的吸附问题。采用渗透管法进行仪器校准,以对标准气源进行定量测定。

3.6 汽车废气中光化学产物监测

对于大气中的汽车废气监测,主要采用电子捕获鉴定器进行测定,电气捕获鉴定器的灵敏度和选择性非常高,是一种高效能的色谱鉴定器。汽车废气中的电负性化合物具有较高的灵敏度,是电负性越强,电子吸收系数越大的一种化合物,由此使得其所表现出来的灵敏度也越高。因此,此种仪器在大气中对于金属有机化合物的监测应用非常广泛。应用此种仪器,对于DDT和有机氯农药都能够检测出来。例如应用氢火焰离子化鉴定器,对空气中的有机氟化物进行测定,由于全氟异丁烯的毒性较大,相当于光气的10倍,如果直接用氢火焰离子化鉴定器进行测定,肯定不能满足卫生监测的要求,而如果应用电子捕获鉴定器进行测定,则能够大大提高有机氟化合物测定的灵敏度。

使用针对性的、合适的方法对大气中的污染物进行监测,能够准确的测量和判断大气中的污染物情况,并且及时采取有效的策略进行处理和解决,使得大气环境能够得到逐步的改善。

随着社会的进步,人们对大气环境的质量要求逐渐提高,环境保护的标准也更加严格,在大气污染监测中,气相色谱法发挥着极为重要的作用,国家和政府需要提高重视程度,在今后的研究与发展中,应加强科学技术的投入力度,使其气相色谱法能够更加便捷、灵敏,并且具有良好的选择性,进而实现更好的发展,为大气污染监测以及其他监测提供服务,为人类创造良好的生态环境服务。

 

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