2.1 热解析温度及时间对解析效率的影响
以丙烯腈为主要考察对象,在保证其他条件不变的情况下,分别对一次热解析的温度(200,250,300 ℃)和时间(3,4,5,6 min),以及二次热解析的温度(250,300 ℃)和时间(1,2,3min)进行了相应的筛选实验,实验结果如图1所示。由图 1 可知,一次、二次热解析温度变化对丙烯腈的出峰面积影响较小,一次热解析温度 200 ℃、二次热解析温度 250 ℃即可保证丙烯腈解析完全;随着一次热解析时间的延长,丙烯腈出峰面积变大,当时间达到 5 min 后,丙烯腈出峰面积稳定;二次热解析时间 1 min 即可保证丙烯腈出峰面积稳定;考虑到实际试样的复杂性,最终选择 250 ℃作为一次热解析温度,热解析 5 min,同时冷阱捕集;冷阱在瞬间达到 250 ℃,二次热解析 1 min,在这种热解析条件下,丙烯腈、乙腈热解析效率均高于98%,能够满足实际试样的分析。
2.2 气相色谱分析条件优化
在热解析条件固定后,对气相色谱分离条件进行了优化。为标准溶液的气相色谱图。由图 2可知,在柱箱初始温度为 60 ℃(7 min)的条件下,两种化合物能够达到分离,且峰形对称,保留时间和峰面积重现性较好,可进行定性和定量分析。
2.3 方法的精密度和回收率
为了考察方法的精密度和准确性,另外配制丙烯腈、乙腈质量浓度为 38.94,42.31 μg/mL 和
389.4,386.5 μg/mL 的两组试样(A,B),同标准曲线绘制方法,向干净的吸附管中注入上述两种溶液,使得吸附管中两种物质的质量分别为 38.94,42.31 ng 和 389.40,386.50 ng,每个浓度水平试样平行测定 6 次,用表 2 的标准工作曲线进行计算,得出各物质的质量,计算相对标准偏差(RSD)和回收率,结果见表 3。由表 3 可知,各组分的 RSD均小于 3%,回收率在 99% ~ 104% 之间,定量数据的精密度良好,定量结果准确可靠。
2.4 热解析效率、解析残留率和吸收效率
通过加入两种不同质量的丙烯腈和乙腈对方法的热解析效率和解析残留率进行考察,对同一根吸附管进行两次热解析-气相色谱法测定。当加入量约为 38 ng 时,在第二次热解析时,两种化合物均没有检出,说明第一次热解析已经完全把两种化合物解析出来,热解析效率为100%,无残留。当加入量增大至约1 500 ng时,两种物质在二次热解析时仍有少量存在,残留率在2% 以内,热解析效率达 98% 以上。由此可见,该方法在曲线的质量范围内具有较好的热解析效率和较低的解析残留率。通过串联两个Tenax-TA吸附管进行试样采集,对吸附管吸附效率进行初步考察。由于标样为液体,很难实现串联采样,选择采集实际试样气来测定吸附管对两种物质的吸附效率。通过调变废气处理装置工艺条件,使得催化剂处理效果降低,从而得到合适的丙烯腈、乙腈含量。按照上述采样方法将两根吸附管串联接入采样,同时也串联两根吸附管采集催化剂正常处理情况下的尾气试样进行测定。由于含氰废气模拟原料气中乙腈含量较低,经含氰废气装置能够处理完全;当吸附管前管中丙烯腈含量为 1 324 ng 时,后管中检测不出丙烯腈。说明在此含量下,丙烯腈在 Tenax-TA 吸附管中不会发生穿透,在正常处理条件下,丙烯腈亦不会发生穿透。
3 结论
1)选择 250 ℃作为一次热解析温度,热解析5 min,同时冷阱捕集;冷阱在瞬间达到 250 ℃,二次热解析 1 min;在这种热解析条件下,丙烯腈、乙腈热解析效率均高于 98%,能够满足实际试样的分析。
2)在柱箱初始温度为 60 ℃(7 min)条件下,两种化合物能够达到分离,且峰形对称,保留时间和峰面积重现性较好,可进行定性和定量分析。
3)在选定的仪器条件下,丙烯腈、乙腈两种物质的相关系数均为 0.999 9,二次热解析 - 气相色谱法具有良好的线性关系和线性范围。各组分的 RSD 均小于 3 %,回收率在 99% ~ 104% 之间,定量数据的精密度良好,定量结果准确可靠。当采样体积为 30 L 时,按信噪比的 3 倍计算,丙烯腈检出限为 3.12×10 -4 mg/m 3 ,远小于溶剂解析气相色谱法的检出限 0.20 mg/m 3 ,乙腈检出限为3.87×10 -4 mg/m 3 。可见该方法的灵敏度较高,采用该方法测定含氰废气中丙烯腈含量具有更广的应用价值。