Προσδιορισμός BTEX σε Στερεά Απόβλητα με Αέρια Χρωματογραφία

Η ρύπανση από στερεά απόβλητα έχει καταστεί μείζων πρόκληση στον τομέα της προστασίας του περιβάλλοντος. Τα BTEX (όπως βενζόλιο, τολουόλιο, αιθυλοβενζόλιο κ.λπ.), ως τυπικοί οργανικοί ρύποι, θέτουν σημαντικές απειλές για το οικολογικό περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία λόγω της υψηλής τοξικότητάς τους, της ισχυρής κινητικότητάς τους και των πιθανών καρκινογόνων κινδύνων. Αυτοί οι ρύποι προέρχονται όχι μόνο από τη βιομηχανική παραγωγή και τα αστικά απόβλητα, αλλά μπορούν επίσης να εισέλθουν στο περιβάλλον μέσω της διάθεσης σε χώρους υγειονομικής ταφής, της συσσώρευσης αποβλήτων ή του ακατάλληλου χειρισμού, μολύνοντας έτσι το έδαφος, τα υπόγεια ύδατα και τα γύρω οικοσυστήματα. Επομένως, η ακριβής ανίχνευση των BTEX στα στερεά απόβλητα είναι ζωτικής σημασίας.

Αυτή η εργασία αναφέρεται στην «Απόβλητα—Προσδιορισμός BTEX—Μέθοδος Headspace/Αέριας Χρωματογραφίας» (HJ 975-2018) και χρησιμοποιεί το αέριο χρωματογράφο GC6100 της Wayeal, εξοπλισμένο με ανιχνευτή FID και δειγματολήπτη headspace για την ανίχνευση των BTEX στα στερεά απόβλητα.

Λέξεις κλειδιά: BTEX, Headspace, Αέρια χρωματογραφία, Ανιχνευτής FID, Στερεά απόβλητα.

1. Μέθοδος πειράματος

1.1 Διαμόρφωση οργάνων

Πίνακας 1 Λίστα διαμόρφωσης αεριοχρωματογράφου

1.2 Πειραματικά υλικά και βοηθητικός εξοπλισμός

Διάλυμα αναφοράς 8 συστατικών BTEX σε μεθανόλη (1000μg/mL): Πιστοποιημένο εμπορικά τυπικό διάλυμα, αποθηκευμένο σε αεροστεγή δοχεία υπό σκοτεινές συνθήκες σε θερμοκρασίες κάτω των 4°C.

Τυπικό διάλυμα εργασίας 1 από 8 συστατικά BTEX σε μεθανόλη (10μg/mL): Διαλύστε με ακρίβεια 100μL του διαλύματος αναφοράς και αραιώστε σε 10mL με νερό. Ετοιμάστε φρέσκο πριν από τη χρήση.

Τυπικό διάλυμα εργασίας 2 από 8 συστατικά BTEX σε μεθανόλη (100μg/mL): Διαλύστε με ακρίβεια 1000μL του διαλύματος αναφοράς και αραιώστε σε 10mL με νερό. Ετοιμάστε φρέσκο πριν από τη χρήση.

Μεθανόλη: Χρωματογραφικός βαθμός

Φωσφορικό οξύ: Βαθμός GR

Χαλαζιακή άμμος: 0,30-0,85mm (50-20 mesh). Θερμαίνεται σε κλίβανο μουφλών στους 400°C για 4 ώρες, στη συνέχεια μεταφέρεται σε φιάλη με γυάλινο πώμα για σφραγισμένη αποθήκευση μετά την ψύξη.

Χλωριούχο νάτριο: Βαθμός GR (θερμαίνεται σε κλίβανο μουφλών στους 400°C για 4 ώρες πριν από τη χρήση, στη συνέχεια μεταφέρεται σε φιάλη με γυάλινο πώμα και αποθηκεύεται σε ξηραντήρα για μεταγενέστερη εφαρμογή).

Κορεσμένο διάλυμα χλωριούχου νατρίου: Μετρήστε 500mL νερού, προσθέστε φωσφορικό οξύ σταδιακά για να ρυθμίσετε το pH ≤ 2, προσθέστε 180g χλωριούχου νατρίου, διαλύστε και ανακατέψτε καλά. Αποθηκεύστε σε θερμοκρασίες κάτω των 4°C.

Αέριο φορέα: Υψηλής καθαρότητας άζωτο

Γεννήτρια υδρογόνου

Γεννήτρια αέρα

Πλήρως αυτόματος δειγματολήπτης headspace: Ακρίβεια ελέγχου θερμοκρασίας ±1°C.

Φιαλίδια Headspace: Γυάλινα φιαλίδια headspace (20mL).

1.3 Συνθήκες δοκιμής

1.3.1 Συνθήκες αναφοράς για τον δειγματολήπτη Headspace

Θερμοκρασία ισορροπίας θέρμανσης: 95℃

Χρόνος ισορροπίας θέρμανσης: 50 λεπτά

Θερμοκρασία βαλβίδας έγχυσης: 100°C;

Θερμοκρασία γραμμής μεταφοράς: 110°C;

Όγκος έγχυσης: 1,0 mL (ποσοτική θηλιά).

1.3.2 Συνθήκες αναφοράς για αέριο χρωματογράφο

Χρωματογραφική στήλη: Στήλη τριχοειδών κεριών, 30m*0,32mm*0,5μm.

Προγραμματισμός θερμοκρασίας: Αρχική θερμοκρασία στήλης 40°C, διατήρηση για 5 λεπτά. στη συνέχεια αυξήθηκε στους 90°C με ρυθμό 5°C/min και διατηρήθηκε για 5 λεπτά.

Ροή στήλης: 2mL/min

Θερμοκρασία θυρίδας έγχυσης: 200℃

Θερμοκρασία ανιχνευτή: 250℃

Ροή αέρα: 300mL/min

Ροή υδρογόνου: 40 mL/min.

Ροή αναπλήρωσης: 25 mL/min.

Διαχωριστική έγχυση: Αναλογία διαχωρισμού 10:1.

1.4 Προετοιμασία διαλύματος

Τυπικά διαλύματα εργασίας γραμμικών BTEX

Προσθέστε 2g χαλαζιακής άμμου και 10mL κορεσμένου διαλύματος χλωριούχου νατρίου διαδοχικά σε 7 φιαλίδια headspace. Στη συνέχεια, προσθέστε 0μL, 5μL, 10μL, 20μL τυπικού διαλύματος εργασίας 1 (10μg/mL) και 5μL, 10μL, 40μL τυπικού διαλύματος εργασίας 2 (100μg/mL) αντίστοιχα σε κάθε αντίστοιχο φιαλίδιο. Σφραγίστε αμέσως για να προετοιμάσετε τυπικές σειρές με μάζες στόχου ένωσης 0μg, 0,05μg, 0,10μg, 0,20μg, 0,50μg, 1,00μg και 4,00μg αντίστοιχα.

2. Αποτέλεσμα και πείραμα

2.1 Ποιοτική ανάλυση τυπικών δειγμάτων

Εικ. 1 Χρωματογράφημα τυπικού διαλύματος BTEX (1,00μg)

Πίνακας 2 Χρωματογραφικές παράμετροι τυπικού διαλύματος BTEX (1,00μg)

Σημείωση: Όπως δείχνουν τα χρωματογραφήματα παραπάνω, η ανάλυση μεταξύ όλων των κορυφών των συστατικών BTEX υπερβαίνει το 1,5, πληρώντας τις απαιτήσεις για αναλυτικές εφαρμογές.

2.2 Γραμμικότητα

Εικ. 2 Τυπική καμπύλη BTEX και συντελεστής συσχέτισης

Σημείωση: Τα επίπεδα συγκέντρωσης για την τυπική καμπύλη εργασίας BTEX σε αυτή τη δοκιμή ήταν 0μg, 0,05 μg, 0,10μg, 0,20μg, 0,50μg, 1,00μg και 4,00μg. Όλα τα συστατικά BTEX έδειξαν εξαιρετική γραμμικότητα με συντελεστές συσχέτισης >0,999, πληρώντας τις απαιτήσεις για αναλυτικές εφαρμογές.

2.3 Ακρίβεια

Εικ. 3 Χρωματογραφήματα αναπαραγωγιμότητας BTEX σε δείγμα στερεών αποβλήτων (0,025mg/kg)

Εικ. 4 Χρωματογραφήματα αναπαραγωγιμότητας BTEX σε δείγμα στερεών αποβλήτων (0,100mg/kg)

Εικ. 5 Χρωματογραφήματα αναπαραγωγιμότητας BTEX σε δείγμα στερεών αποβλήτων (0,500mg/kg)

Πίνακας 3 Χρωματογραφικές παράμετροι των BTEX σε δείγματα στερεών αποβλήτων

Σημείωση: Πραγματοποιήθηκαν έξι επαναλαμβανόμενοι προσδιορισμοί σε μικτά τυπικά δείγματα BTEX σε επίπεδα συγκέντρωσης 0,025mg/kg, 0,100mg/kg και 0,500mg/kg. Οι σχετικές τυπικές αποκλίσεις (RSD) ήταν 1,1-2,4%, 1,2-2,4% και 0,8-1,6%, αντίστοιχα. Όλες οι χρωματογραφικές κορυφές έδειξαν σχετικές αποκλίσεις που συμμορφώνονται με τις τυπικές απαιτήσεις.

2.4 LOD

Εικ. 6 Χρωματογραφήματα για το όριο ανίχνευσης των BTEX σε δείγμα στερεών αποβλήτων (0,025mg/kg)

Πίνακας 4 Όρια ανίχνευσης μεθόδου και κατώτερα όρια ποσοτικοποίησης για τα συστατικά BTEX

Πραγματοποιήθηκαν οκτώ επαναλαμβανόμενες εγχύσεις διαλύματος ένωσης βενζολίου (0,025 mg/kg) σε δείγματα στερεών αποβλήτων. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι όταν το μέγεθος του δείγματος στερεών αποβλήτων είναι 2 g, το όριο ανίχνευσης αυτής της μεθόδου κυμαίνεται από 0,001 έως 0,004 mg/kg και το κατώτερο όριο ποσοτικοποίησης κυμαίνεται από 0,004 έως 0,016 mg/kg, πληρώντας τις τυπικές απαιτήσεις.

2.5 Δοκιμή δείγματος

Προεπεξεργασία δείγματος: Προσθέστε 2g δείγματος στερεών αποβλήτων και 10mL κορεσμένου διαλύματος χλωριούχου νατρίου σε ένα φιαλίδιο headspace. Σφραγίστε αμέσως το φιαλίδιο και ταλαντώστε στα 150 κύκλους/λεπτό για 10 λεπτά χρησιμοποιώντας ένα παλινδρομικό αναδευτήρα. Στη συνέχεια, πραγματοποιήστε ανάλυση χρησιμοποιώντας τον δειγματολήπτη headspace.

Εικ. 7 Χρωματογράφημα ανάλυσης δείγματος στερεών αποβλήτων

Σημείωση: Μετά από τυπικές διαδικασίες προεπεξεργασίας, το δείγμα στερεών αποβλήτων αναλύθηκε μετά τη δειγματοληψία. Δεν ανιχνεύθηκαν ενώσεις BTEX στο δείγμα στερεών αποβλήτων.

2.6 Δοκιμή ανάκτησης

Πίνακας 5 Χρωματογραφικές παράμετροι των BTEX στα στερεά απόβλητα

Σημείωση: Διεξήχθησαν οκτώ επαναλαμβανόμενες δοκιμές σε δείγματα στερεών αποβλήτων στα οποία προστέθηκαν χαμηλές, μεσαίες και υψηλές συγκεντρώσεις BTEX. Τα ποσοστά ανάκτησης για όλα τα συστατικά BTEX πληρούσαν τις τυπικές απαιτήσεις.

3. Συμπέρασμα

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποίησε το αέριο χρωματογράφο Wayeal GC6100 εξοπλισμένο με ανιχνευτή FID και δειγματολήπτη headspace για τον προσδιορισμό των BTEX στα στερεά απόβλητα. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι η ανάλυση μεταξύ όλων των κορυφών των συστατικών BTEX υπερέβη το 1,5, πληρώντας τις αναλυτικές απαιτήσεις. Όταν οι συγκεντρώσεις της τυπικής καμπύλης εργασίας κυμαίνονταν από 0,05 έως 4,0μg, όλα τα συστατικά BTEX έδειξαν εξαιρετική γραμμικότητα με συντελεστές συσχέτισης >0,999, ικανοποιώντας τις αναλυτικές απαιτήσεις. Η ακρίβεια, τα όρια ανίχνευσης και τα ποσοστά ανάκτησης της μεθόδου συμμορφώθηκαν με τις τυπικές προδιαγραφές. Μετά την προεπεξεργασία, δεν ανιχνεύθηκαν ενώσεις BTEX στα δείγματα δοκιμής, υποδεικνύοντας φυσιολογικά αποτελέσματα. Αυτό αποδεικνύει ότι η μέθοδος που χρησιμοποιεί το όργανο Wayeal GC6100 ικανοποιεί τις απαιτήσεις για τον προσδιορισμό των BTEX στα στερεά απόβλητα.

4. Προσοχή

Οι διαλύτες και τα πρότυπα αναφοράς που χρησιμοποιούνται στο πείραμα ταξινομούνται ως επικίνδυνες χημικές ουσίες. Όλες οι διαδικασίες προετοιμασίας διαλυμάτων και προεπεξεργασίας δειγμάτων πρέπει να διεξάγονται μέσα σε απαγωγό. Οι χειριστές πρέπει να φορούν κατάλληλο εργαστηριακό εξοπλισμό ατομικής προστασίας όπως απαιτείται, αποφεύγοντας κάθε επαφή με το δέρμα και τα ρούχα.