方案概述
前言:
乙腈(Acetonitrile)是一种重要的有机化合物和多功能化学中间体,其物理特性表现为无色透明液体,具有独特的刺激性气味。作为一种重要的有机溶剂,乙腈在合成药物、农药、合成纤维、香料、染料等化学品的生产中被广泛使用。
丙烯腈,是一种有机化合物,是一种无色的有刺激性气味液体,易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热易引起燃烧,并放出有毒气体。
废气中乙腈和丙烯腈会在空气中留存,乙腈难以降解、丙烯腈具有高毒性,沉降进入水体、土壤中,对水生环境影响严重、污染土壤,对环境造成严重危害。
本篇文章参考了《固定污染源废气乙腈和丙烯腈的测定活性炭吸附/溶剂解吸-气相色谱法》(HJ37-2026),采用英国365集团官网气相色谱仪GC6100配置FID检测器搭配ALS6100液体自动进样器,对废气中乙腈和丙烯腈进行检测。
关键词:乙腈、丙烯腈;气相色谱仪;FID检测器。
1.实验方法
1.1 仪器配置

英国365集团官网GC6100气相色谱仪
表1 气相色谱系统配置清单
序号 | 名称 | 数量 |
1 | GC6100气相色谱仪 | 1 |
2 | FID检测器 | 1 |
3 | ALS6100液体自动进样器 | 1 |
1.2 测试条件
色谱柱:石英毛细管色谱柱,30m×0.32m×1.0μm,固定相为改性聚乙二醇。
载气:高纯氮气,恒流模式,色谱柱流量:2.0mL/min;
进样口温度:220℃;
检测器温度:250℃;空气流量:300mL/min;氢气流量:40mL/min;尾吹流量:20mL/min;
进样方式:分流进样,分流比:2:1。
1.3 试剂和标准品
试剂:乙腈,GC>99.9%;丙烯腈GC>99%;二硫化碳,GC>99.9%;丙酮,GC>99.5% 。
1.4 溶液配制
二硫化碳-丙酮混合溶液:二硫化碳和丙酮等体积比列混合。
标准贮备液配制:分别称取0.1000g乙腈和丙烯腈于装有少量二硫化碳-丙酮的混合溶液的5.0mL容量瓶中,用混合溶剂定容,得到乙腈和丙烯腈混合标准溶液20000mg/L。
标准使用液配制:取标准贮备液用二硫化碳-丙酮的混合溶液稀释10倍后得到混合标准使用液2000mg/L。
1.5 实验材料及辅助设备
载气:高纯氮气,≥99.999%;
燃烧气:氢气发生器;
助燃气:空气发生器;
微量注射器:10μL、50μL、100μL;
电子天平:精度0.0001g;
空气采样器:采样流量范围20mL/min~500mL/min;
活性炭吸附管:玻璃材质,160mm*8mm,A段800mg,B段200mg;
一般实验室常用仪器设备。
2.样品采集和制备
2.1 样品采集
取两个800mg/200mg活性炭吸附管,向其中一个碳管的A段加入2000mg/L的标准使用溶液20μL,将两个采样管带到一无组织排放监控点处,同时以0.5L/min流量采集60min。
空白样品:取同批次活性炭采样管带到采样点,打开活性炭采样管两端,并立即封闭,然后同采集的样品共同保存和测定。
2.2 样品制备
取出采集样品的吸附管,将A段和B段活性炭分别移至10mL和5mL具塞玻璃瓶中,并分别加入8mL和2mL二硫化碳-丙酮混合溶液,盖紧瓶盖,振摇使溶剂和活性炭充分混合,室温下解吸1h,取上清液,置于进样瓶内待测。
空白样品同样品步骤处理完后待测定。
3.结果与讨论
3.1 标样定性测试
配制50mg/L乙腈和丙烯腈标准溶液进行测定,结果见以下图表。

图1 乙腈和丙烯腈标准色谱图(50mg/L)
表2 标准溶液色谱参数
序号 | 化合物名 | 保留时间(min) | 峰高(pA) | 峰面积(pA*s) | 理论塔板数 | 信噪比 | 分离度 |
1 | 丙烯腈 | 4.402 | 57.897 | 248.437 | 23547 | 6760.018 | 1.932 |
2 | 乙腈 | 4.626 | 37.566 | 165.509 | 24802 | 4386.147 | n.a. |
说明:由上述谱图表可见,乙腈和丙烯腈峰形尖锐,分离度大于1.5,满足实验分析需求。
3.2 线性测试
取乙腈和丙烯腈标准使用液,用二硫化碳-丙酮混合溶液配制校准系列,低浓度系列1.0mg/L、2.0mg/L、5.0mg/L、8.0mg/L、10.0mg/L、20.0mg/L、50.0mg/L和高浓度系列10.0mg/L、20.0mg/L、50.0mg/L、100mg/L、200mg/L、500mg/L,按照仪器测试条件依次进样分析,以各化合物峰面积为纵坐标,浓度为横坐标,绘制校准曲线。

图2 乙腈和丙烯腈标准曲线(低浓度)

图3 乙腈和丙烯腈标准曲线(高浓度)

图4 乙腈和丙烯腈标准曲线
说明:由上图可知,乙腈和丙烯腈在1.0mg/L~500mg/L范围内良好,线性相关系数R>0.99999。再将绘制标准系列分别拟合低、高浓度标准曲线,在1.0mg/L~50.0mg/L范围内,乙腈和丙烯腈线性良好,线性相关系数R>0.9999,在10.0mg/L~500mg/L范围内线性良好,线性相关系数R>0.99999。
3.3 精密度测试
分别对乙腈和丙烯腈浓度为2.67mg/m³、40.0mg/m³、80.0mg/m³,3个浓度的空白气体加标样品重复6次测定。

图5 低浓度6次测定色谱图(2.67mg/m³)

图6 中浓度6次测定色谱图(40.0mg/m³)

图7 高浓度6次测定色谱图(80.0mg/m³)
表3 精密度测定结果
平行样品编号 | 低浓度(2.67mg/m³) | 中浓度(40.0mg/m³) | 高浓度(80.0mg/m³) | |||
丙烯腈 | 乙腈 | 丙烯腈 | 乙腈 | 丙烯腈 | 乙腈 | |
c1(mg/m³) | 2.72 | 2.65 | 39.2 | 39.0 | 73.5 | 73.2 |
c2(mg/m³) | 2.72 | 2.65 | 39.3 | 39.2 | 73.3 | 73.0 |
c3(mg/m³) | 2.68 | 2.62 | 39.7 | 39.6 | 73.2 | 72.9 |
c4(mg/m³) | 2.70 | 2.63 | 39.4 | 39.2 | 74.4 | 74.2 |
c5(mg/m³) | 2.68 | 2.61 | 39.5 | 39.4 | 74.3 | 74.0 |
c6(mg/m³) | 2.71 | 2.63 | 39.4 | 39.3 | 74.7 | 74.3 |
样品浓度均值mg/m³ | 2.70 | 2.63 | 39.4 | 39.3 | 73.9 | 73.6 |
标准偏差S(mg/m³) | 0.016 | 0.016 | 0.18 | 0.17 | 0.59 | 0.55 |
RSD(%) | 0.60 | 0.61 | 0.45 | 0.42 | 0.80 | 0.75 |
说明:分别对低、中、高不同浓度的空白加标样进行6次平行测定,其样品浓度RSD分别为:丙烯腈:0.45%-0.80%、乙腈:0.42%-0.75%,样品浓度RSD≤0.80%。
3.4 正确度测试
分别对乙腈和丙烯腈浓度为2.67mg/m³、40.0mg/m³、80.0mg/m³,3个浓度的空白气体加标样品重复6次测定。
表4 丙烯腈正确度测定结果
序号 | 加标量80μg | 加标量400μg | 加标量800μg | |||
测得量μg | 回收率% | 测得量μg | 回收率% | 测得量μg | 回收率% | |
1 | 81.6 | 102 | 392 | 97.9 | 735 | 91.8 |
2 | 81.6 | 102 | 393 | 98.3 | 733 | 91.7 |
3 | 80.5 | 101 | 397 | 99.3 | 732 | 91.5 |
4 | 81.1 | 101 | 394 | 98.4 | 744 | 93.1 |
5 | 80.4 | 100 | 395 | 98.9 | 743 | 92.9 |
6 | 81.2 | 101 | 394 | 98.5 | 747 | 93.3 |
说明:由上表可知低、中、高不同浓度加标结果,丙烯腈的加标回收率范围分别为:100%~102%、:97.9%~99.3%、91.5%~93.3%。
表5 乙腈正确度测定结果
序号 | 加标量80μg | 加标量400μg | 加标量800μg | |||
测得量μg | 回收率% | 测得量μg | 回收率% | 测得量μg | 回收率% | |
1 | 79.6 | 99.5 | 390 | 97.6 | 732 | 91.6 |
2 | 79.5 | 99.3 | 392 | 98.0 | 730 | 91.3 |
3 | 78.5 | 98.1 | 396 | 98.9 | 729 | 91.2 |
4 | 78.9 | 98.6 | 392 | 98.1 | 742 | 92.7 |
5 | 78.2 | 97.8 | 394 | 98.5 | 740 | 92.5 |
6 | 78.9 | 98.6 | 393 | 98.2 | 743 | 92.8 |
说明:由上表可知低、中、高不同浓度加标结果,乙腈的加标回收率范围分别为:97.8%~99.5%、:97.6%~98.9%、91.2%~92.8%。
3.5 检出限测试
分别对乙腈和丙烯腈浓度为0.27mg/m³、0.80mg/m³2个浓度的空白气体加标样品重复7次测定。

图8 检出限色谱图(无组织)

图9 检出限色谱图(有组织)
表6 检出限测定结果
平行样品编号 | 无组织30L | 有组织10L | ||
丙烯腈 | 乙腈 | 丙烯腈 | 乙腈 | |
ρ1(mg/L) | 1.238 | 1.279 | 1.265 | 1.296 |
ρ2(mg/L) | 1.285 | 1.268 | 1.258 | 1.293 |
ρ3(mg/L) | 1.233 | 1.258 | 1.198 | 1.216 |
ρ4(mg/L) | 1.287 | 1.253 | 1.192 | 1.217 |
ρ5(mg/L) | 1.229 | 1.265 | 1.239 | 1.196 |
ρ6(mg/L) | 1.252 | 1.236 | 1.264 | 1.214 |
ρ7(mg/L) | 1.270 | 1.253 | 1.205 | 1.217 |
均值X(mg/L) | 1.256 | 1.259 | 1.232 | 1.236 |
采样体积L | 30 | 30 | 10 | 10 |
解吸液体积mL | 8.0 | 8.0 | 8.00 | 8.00 |
c1(mg/m³) | 0.330 | 0.341 | 1.012 | 1.037 |
c2(mg/m³) | 0.343 | 0.338 | 1.006 | 1.034 |
c3(mg/m³) | 0.329 | 0.335 | 0.958 | 0.973 |
c4(mg/m³) | 0.343 | 0.334 | 0.954 | 0.974 |
c5(mg/m³) | 0.328 | 0.337 | 0.991 | 0.957 |
c6(mg/m³) | 0.334 | 0.330 | 1.011 | 0.971 |
c7(mg/m³) | 0.339 | 0.334 | 0.964 | 0.974 |
样品浓度均值mg/m³ | 0.335 | 0.336 | 0.985 | 0.988 |
标准偏差Smg/m³ | 0.006 | 0.003 | 0.02 | 0.03 |
t(6,0.99) | 3.143 | 3.143 | 3.143 | 3.143 |
MDL(mg/m³) | 0.02 | 0.01 | 0.08 | 0.10 |
说明:由上表可以看出,对于无组织排放监控点空气,采用800mg/200mg活性炭吸附管以0.5L/min流量采样,当采样体积为30L,解吸液体积为8mL时,丙烯腈和乙腈的检出限分别为0.02mg/m³和0.01mg/m³,测定下限分别为0.08mg/m³和0.04mg/m³;对于固定污染源废气,采用800mg/200mg活性炭吸附管以0.5L/min流量采样,当采样体积为10L,解吸液体积为8mL时,丙烯腈和乙腈的检出限分别0.08mg/m³和0.10mg/m³,测定下限分别为0.32mg/m³和0.40mg/m³。
3.6 样品测定
用测定标准系列的相同条件测定样品和空白样品,若样品溶液中目标物浓度超过测定范围,用二硫化碳-丙酮混合溶液稀释后测定。
结果计算公式:

式中:ρi—样品中目标化合物的质量浓度,mg/m³;
ρiA—由标准曲线计算的A段吸附剂中目标化合物i的质量浓度,μg/mL;
ρiB—由标准曲线计算的B段吸附剂中目标化合物i的质量浓度,μg/mL;
VA—解吸A段吸附剂使用的溶剂体积,mL;
VB—解吸B段吸附剂使用的溶剂体积,mL;
V—标准状态(273.15K,101.325kPa)下干气采样体积,L。

图10 样品测定色谱图
表7 样品测定结果
样品编号 | 丙烯腈 | 乙腈 |
空白-A(mg/L) | ND | ND |
空白-B(mg/L) | ND | ND |
样品-A(mg/L) | ND | 0.881 |
样品-B(mg/L) | ND | ND |
样品加标-A(mg/L) | 4.856 | 5.460 |
样品加标-B(mg/L) | ND | ND |
加标量μg | 40.0 | 40.0 |
加标解吸液浓度(mg/L) | 5.0 | 5.0 |
加标回收率% | 97.1 | 91.6 |
采样体积L | 30 | 30 |
解吸液体积mL | 8.0 | 8.0 |
样品浓度mg/m³ | ND | 0.23 |
说明:ND表示未检出,采集无组织排放点空气样品进行测定,样品测定结果丙烯腈未检出,乙腈检出浓度为0.23mg/m³,加标样品测定加标回收率为丙烯腈97.1%,乙腈91.6%。
4.结论
实验结果显示,乙腈和丙烯腈色谱峰分离度大于1.5,分离良好,峰型尖锐。在1.0mg/L~500mg/L浓度范围内,线性良好,线性相关系数R>0.99999。精密度测定,样品浓度RSD≤0.80%。准确度测定,加标回收率范围为:丙烯腈91.5%~102%,乙腈91.2%~99.5%。检出限测定,无组织丙烯腈和乙腈分别为0.02mg/m³和0.01mg/m³,有组织丙烯腈和乙腈的检出限分别0.08mg/m³和0.10mg/m³,结果符合标准要求。
采用英国365集团官网气相色谱仪GC6100配置FID检测器搭配ALS6100液体自动进样器,依据方法《固定污染源废气乙腈和丙烯腈的测定活性炭吸附/溶剂解吸-气相色谱法》(HJ37-2026)可以对废气中乙腈和丙烯腈进行检测。
5.注意事项
实验中使用的溶剂和试剂均具有一定毒性,标准溶液配制及样品前处理过程应在通风橱内进行;操作时应按要求佩戴防护器具,避免直接接触皮肤和衣物。
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