《仪器分析》实验设计：气相色谱法测定工业废水中甲醇浓度

气相色谱法测定工业废水中甲醇浓度
摘要：甲醇对中枢神经系统有麻醉作用，而且对视神经和视网膜有特殊选择作用，能引起视神经及视网膜病变，严重可导致重者失明。

所以必须对工业废水中甲醇含量进行监测，防止超标的甲醇直接排入水体环境[1]。

参照有关实验，对气相色谱法测定工业废水甲醇的方法进行了探讨，并阐述测定方法的原理，以及具体测定的实验步骤。

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关键词：气相色谱法工业废水甲醇色谱仪
1 原理分析
1.1气相色谱法原理
气相色谱法是用气体作为流动相的色谱法。

作为流动相的气体叫载体，它对样品和固定相呈惰性，专门用来载送样品。

气相色谱法的分离原理是利用要分离的诸组分在流动相(载气)和固定相两相间的分配有差异(即有不同的分配系数)，当两相作相对运动时，这些组分在两相间的分配反复进行，从几千次到数百万次，即使组分的分配系数只有微小的差异，随着流动相的移动可以有明显的差距，最后使这些组分得到分离，然后再分别检测其浓度含量。

1.2 仪器分析
本实验是用色谱法测定组分含量，自然所使用的仪器为气相色谱仪。

气相色谱仪包括：a.气路系统，b.进样系统，c.分离系统，d.检测系统，e.记录系统，f.温度控制系统。

高压钢瓶的载气经总阀和减压阀后进入净化管中，出去杂质和水汽。

调节稳压阀和稳流阀，气体自下而上通过转子流量计，压力表显示载气的柱前压力。

样品通过进样器快速进入汽化室，并由载气带入色谱柱中，样品中的各组分在柱内一次分开，然后随载气逐一流出，进入检测器，经检测后放空。

检测信号经检测器放大后，由记录仪记录下来，反应样品组分及其分离状况的色谱就被记录下来。

（图1）
图1 气相色谱仪示意图
2实验部分
实验部分，本文将参照两组不同实验条件的实验，来比较在不同实验条件与使用不同的色谱仪，气相色谱法测定甲醇浓度的区别。

2.1 测定实验1
2.1.1 仪器与试剂
GC122型气相色谱仪（上海分析仪器厂），带FID检测器；冻点管，电动搅拌器,甲醇（色谱纯），蒸馏水
2.1.2 气相色谱条件
采用FFAP毛细管柱（30m*0.53mm*0.33um），柱温为7℃，进样器温度为165℃，检测器（FID）温度为16℃；载气为高纯氮，流速流速42ml/min，H2 35ml/min，空速350ml/min。

进样量1.0µL。

2.1.3 标准溶液配制
准确称取1.000g甲醇，置于100ml容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，配成浓度10.00mg/ml 的甲醇标准溶液。

再分别吸取甲醇标准溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml，置于100ml容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，配成浓度为0.1000、0.2000、0.3000、0.40000、0.5000g/L的甲醇溶液。

2.1.4 样品采集与预处理
用棕色玻璃瓶采集含甲醇的工业废水水样，瓶口处不留空隙，塞紧瓶塞，瓶盖用蜡密封，避光低温保存。

样品通常在采样后4～8内测定，如遇特殊情况不能立即测定，水样应放冰箱内保存。

如废水中悬浮物较多，可用玻璃棉过滤，如污染较重或色度较深时，则需要蒸馏。

2.1.5 测定步骤
从采集的废水水样中吸取100mL溶液至250mL的冻点管中，将冻点管置于冰—盐水浴中（-6～-8℃），在搅拌下让其冰冻，直至未冰冻的水溶液约为2mL为止。

快速将未冰冻的水溶液转移到带有刻度的5.0mL的小试管中，再用少量低温蒸馏水洗涤玻棒及冻点管1～2次，并移入试管中，定容至5mL，摇匀后即可进样。

2.1.6 标准工作曲线绘制
按上述步骤冰冻并浓缩配制的甲醇标样，在选定的分析条件下，待仪器稳定后注入1µL 进行测定，以峰高(Y轴)对甲醇浓度（X轴）绘制标准曲线（见图2）。

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图2 甲醇标准曲线
2.1.7 色谱柱的选择
选择相应的色谱柱，本法采用的是FFAP毛细管柱（30m*0.53mm*0.33µm），放入还有甲
醇的工业废水样液，做出低含量甲醇废水水样的色谱图。

2.1.8 工作曲线的线性范围与回归方程
根据所绘制的工作曲线，在0.05～10g/L浓度范围内，比较甲醇浓度与色谱峰面积线性关系。

对低浓度的标准溶液进样，以峰高响应值3倍于噪声的进样量计算。

（仪器信噪比详见仪器说明书）。

2.2 测验实验2
2.2.1 仪器与试剂
SIT502气相色普仪，甲醇标准溶液：10mg/mL，称取甲醇1.000g，置于100ml容量瓶中，加水稀释至刘度。

置冰箱巾保存。

2. 2. 2 气相色谱条件
长2m的不锈钢柱，固定相为GDX-102／60～80目，具氢火焰离子化检测器。

柱温150℃，榆测器温度170t：，汽化室温度170℃，载气(氮气)40mL/min，氢气30mL/min，空气400mL/min，灵敏度103，衰减l。

2. 2. 3 标准曲线绘制
准确称取 1.000g甲醇，置于100ml容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，配成浓度10.00mg/ml的甲醇标准溶液。

再分别吸取甲醇标准溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml，置于100ml容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，配成浓度为0.1000、0.2000、0.3000、0.40000、0.5000g/L的甲醇溶液。

分别取甲醇标准溶液液1µl注人色谱仪，记下保留时间和峰高。

2. 2. 4样品测定
吸取工业污水适量，置于100ml容量瓶中，加水稀释至刻度，取1µl注入色谱仪，测得保留时间和峰高，以保留时间定性，峰高定量。

2. 2. 5 色谱柱的选择
GDX-102色谱柱是国标方法中测定酒中醇类的通用色谱柱。

具有较高的分离效能，能将酒中的甲醇、己醇、杂醇汕等成分很好地分离。

选用GDX-102柱在柱温100，120，130，140，150，160，170℃时，除保留时间和峰宽有差别外，其余均相同，本法以峰高作为定最指标，所以选用150℃柱温既可得到较窄的色谱峰．义可得到合适的保留时间，本法甲醇保留时间0.82min。

2. 2. 6 溶剂的选择
在相同色谱条件下，测定用蒸馏水及甲醇配制的标准系列，得到工作曲线与相关系数，若两直线的斜率无显著性荠异（P〉0.2），表明样品及标准系列均可用蒸馏水代替乙醇稀释配制。

2. 2. 7 方法的线性关系和检出限
配制浓度为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5g/L 的甲醇标准溶液，每个浓度各6个，lµl进样，测量峰高计算均值，求得线性回归方程。

根据气相色谱法以噪音的三倍所相当量或浓度为检出限。

2. 2. 8 注意事项
污水中常见的S2- SO2 以及某些阳离子及常见的挥发性自机物都未见于扰；但水样混浊时应过滤后再进行测定，以避免色谱桂的污染。

甲醇含量过高时．应将污水稀释适当倍数，以减少误差以及对色谱柱的污染。

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3. 水中甲醇标准值的判断
一次口服0.2～0.5g甲醇可致严重中毒。

酒中甲醇国家标准值为0.049/100ml，车间空
气中甲醇应低于50mg/m3，最终排放污水中甲醇的限量为1.0g/L。

所以用上述两种测验方法所测得的甲醇含量应按照最终污水排放限量为准。

参考文献
[1] GB／TS009．48—1996，食品卫生标准使用手册，婵化检验方法(第一辑)．
[2] 张黎军，仲翠莲．气相色谱法在甲醇和乙醇中毒诊断中白勺廊用iJ]．叶1华预防
医学朵志，2000(1)：52
[3] 杨静红，马亚文，韩东海. 中国卫生检验杂志，200l ，l l（3）：317 ! 318
[4] 周志航，郑恩华，冯大仁. 南京化工学院学报，l 994 ，l 6（l ）：67～71
[5]钟明，湖南理工学院化学化工系,湖南,岳阳,414000，化工时刊，2004,18(10)。