CN101776661B - 一种发动机尾气中单环芳香烃类污染物的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机尾气中单环芳香烃类污染物的检测方法，通过发动机尾气采样装置采集待测尾气，将采集到的活性炭物质的待测尾气作为样品置于试管中；在样品中加入二氯甲烷，将试管置于超声提取器中进行超声萃取，然后过滤萃取液，最后蒸发定容，使萃取液浓缩并低温保存；然后将低温保存的萃取液进行色谱分析；最后以单环芳香烃物质的浓度为横坐标、峰面积为纵坐标进行线性回归，求出标准工作曲线方程，将得到的色谱结果代入标准工作曲线方程中并计算样品中单环芳香烃物质浓度。本发明对单环芳香烃进行快速、准确的定性和定量分析，灵敏度高、选择性强且重现性好，相对标准偏差不超过6.5％，检出限为0.003～0.009mg/m3，回收率为87.5％～95.2％。
Description
技术领域
本发明涉及点燃式发动机或压燃式发动机排放污染物的检测，特别涉及发动机尾气中的单环芳香烃类污染物的检测。
背景技术
含有一个苯环的芳香烃为单环芳香烃(MAHs)，包括苯系物、苯多元取代物、烷烃、烯烃和芳烃等，其中，苯系物与大气光化学烟雾、气溶胶形成有着密切联系，被认为是形成光化学烟雾的重要前体物之一。苯已被世界卫生组织确定为强烈致癌物质，中国《大气污染物综合排放标准》规定了包括苯、甲苯和二甲苯在内的33种污染物的排放限值，美国环境保护署将苯、甲苯、乙苯和二甲苯等多种苯系物列为优先监测的有害空气污染物。随着汽车保有量的增加，汽车尾气排放成为包括苯系物在内的大气挥发性有机化合物的主要来源，对汽车苯系物排放进行检测对于城市大气污染物综合控制具有重要意义。
单环芳香烃主要存在于气态排放污染物中，由于其沸点低、饱和蒸气压大、常温下极易挥发以及发动机排气中含有大量杂质成分，都对单环芳香烃的采集和色谱分离产生干扰，因此，目前针对发动机尾气中单环芳香烃类污染物还未见有可靠的检测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种对发动机尾气中多种单环芳香烃类污染物进行快速、准确和可靠检测的方法。
本发明的技术方案是：先通过发动机尾气采样装置采集待测尾气，将采集到的活性炭物质的待测尾气作为样品置于试管中；在样品中加入二氯甲烷，将试管置于超声提取器中进行超声萃取，然后过滤萃取液，最后蒸发定容，使萃取液浓缩并低温保存；然后将低温保存的萃取液进行色谱分析；最后以单环芳香烃物质的浓度为横坐标、峰面积为纵坐标进行线性回归，求出标准工作曲线方程，将得到的色谱结果代入标准工作曲线方程中，计算样品中单环芳香烃物质浓度
本发明的有益效果是：本发明采用活性炭吸附管捕捉气相单环芳香烃，吸附材料经过脱附后，利用色谱/质谱联用仪对单环芳香烃进行快速、准确的定性和定量分析，具有灵敏度高、选择性强、重现性好的特点，并且样品具有较好的分离效果，可以实现发动机尾气中12种单环芳香烃的测定，相对标准偏差不超过6.5％，检出限为0.003～0.009mg/m3，回收率为87.5％～95.2％。
附图说明
图1是发动机尾气采样装置示意图；
图中：1.发动机；2.温度传感器；3.排气管；4.水汽滤芯；5.玻璃纤维滤膜；6.吸附管；7.流量计；8.真空泵保护阀门；9.真空泵；10.排气歧管。
图2是样品采集和色谱分析流程图。
具体实施方式
如图1，发动机尾气采样装置为在发动机1的排气口处连接一个排气管3，排气管3为发动机的主排气通道，在排气管3上设置温度传感器2，在排气管3的侧壁连通一个排气歧管10，发动机尾气便由排气管3引出到排气污染物的排气歧管10中，即排气歧管10从主排气通道中引出作为采样通道，采样过程中只采集发动机尾气中部分气体，因该部分气体中单环芳香烃类污染物的质量浓度与主排气管中的气体相同。
在排气歧管10上连接水汽滤芯4、在排气歧管10出口处依次连接玻璃纤维滤膜5、吸附管6、流量计7、真空泵保护阀门8和真空泵9。由发动机1的动力提供待测尾气，温度传感器2用于测量待测尾气的温度；待测尾气经排气管3进入排气歧管10中；水汽滤芯4用于去除待测尾气中的水蒸气；玻璃纤维滤膜5用来过滤待测尾气中的颗粒物，可去除排气中颗粒物的干扰；吸附管6为活性炭吸附管，用来采集待测尾气中的各种单环芳香烃类污染物；浮子式的流量计7用于测量待测尾气的采样流量，对真空泵9采集流量进行校正，真空泵保护阀门8用来维持采样流量的稳定性；真空泵9作为采样动力，采样流量保持在4L/min，为防止发生穿透现象，采样时间设定为15min。
上述发动机尾气采样装置采样时，先将发动机1调整到一定转速和一定负荷的待测工况，待发动机1工作稳定后开始采样。然后再启动真空泵9进行采样，调节真空泵9，通过流量计7和.真空泵保护阀门8控制采样流量的恒定，同时，记录下采样时间和流量，当采样达到预定采样时间后，关闭真空泵9，取下吸附管6。将吸附管6两端用聚四氟乙烯帽封口，避光冷藏，采样结束，将采样管两端用聚四氟乙烯帽封口保存。
对上述采集好的待测尾气进行前处理，首先，取下采样管两端的聚四氟乙烯帽，将吸附管6中的活性炭物质作为样品置于30ml的干净试管中，在样品中加入二氯甲烷进行萃取，为了使每次采样的样品前处理过程保持一致性，故每次均加入10ml二氯甲烷进行萃取，启动超声提取器，将盛有样品的试管置于超声提取器中超声萃取，进行30分钟超声萃取，萃取结束后，采用孔径为0.45μm的针头式微孔滤膜过滤萃取液，去除萃取液中的颗粒物杂质。最后蒸发定容，启动旋转蒸发仪，将萃取液浓缩，浓缩至1ml并引入样品瓶中低温保存，等待色谱分析。所述的超声提取器、针头式微孔滤膜、旋转蒸发仪等仪器均属于化工实验的常用仪器。
本发明的色谱条件设定是：进样口温度220℃；分流比10∶1；载气He，恒定流量1ml/min；色谱柱DB-5(30m×0.25mm×0.25μm)；进样量1μl；柱温升温程序：35℃(2min)，10℃/min，200℃(2min)；，EI电离能量为70Ev，离子源温度为230℃，全扫描方式，扫描质量范围为30～450amu；传输线温度280℃；质谱调谐标准物质为全氟三丁胺(BFTBA)。
如图2所示，本发明采用外标法进行定量分析，首先需建立定量的标准曲线。本发明至少需要配制5种不同浓度的萃取液，配制时，每次均加入10ml二氯甲烷进行萃取。按照上述相同的色谱条件分别进行色谱分析后，然后以单环芳香烃物质的浓度为横坐标，峰面积为纵坐标进行线性回归，求出标准工作曲线方程。将采集到的样品经过样品超声萃取脱附、过滤、旋转蒸发浓缩后，采用相同的色谱条件进行色谱分析后，将得到了色谱结果代入标准工作曲线方程中，计算样品中单环芳香烃物质的浓度，并对回收率、精确度等指标进行评价。
Claims (3)
1.一种发动机尾气中单环芳香烃类污染物的检测方法，其特征是采用如下步骤：
1)通过发动机尾气采样装置采集待测尾气，将采集到的活性炭物质的待测尾气作为样品置于试管中；
2)在样品中加入二氯甲烷，将试管置于超声提取器中进行超声萃取，然后过滤萃取液，最后蒸发定容，使萃取液浓缩并低温保存；
3)将低温保存的萃取液进行色谱分析，色谱分析条件设定是：进样口温度为220℃；分流比为10∶1；载气He；恒定流量1ml/min；色谱柱DB-5；进样量1μl；柱温升温程序是：35℃保持2min，以10℃/min的升温速率升至200℃，保持2min；EI电离能量为70Ev；离子源温度为230℃；全扫描质量范围为30～450amu；传输线温度为280℃；质谱调谐标准物质为全氟三丁胺；
4)以单环芳香烃物质的浓度为横坐标、峰面积为纵坐标进行线性回归，求出标准工作曲线方程，将得到的色谱结果代入标准工作曲线方程中，计算样品中单环芳香烃物质浓度。
2.根据权利要求1所述的一种发动机尾气中单环芳香烃类污染物的检测方法，其特征是：步骤1)中的采样流量保持在4L/min，采样时间设定为15min；步骤2)中配制至少5种不同浓度的所述萃取液，每次均加入10ml二氯甲烷进行萃取，萃取时间为30分钟，萃取液浓缩至1ml。
3.根据权利要求1所述的一种发动机尾气中单环芳香烃类污染物的检测方法，其特征是：步骤1)所述的发动机尾气采样装置是在发动机(1)的排气口处连接一个排气管(3)，在排气管(3)上设置温度传感器(2)，在排气管(3)的侧壁连通一个排气歧管(10)，在排气歧管(10)上连接水汽滤芯(4)、在排气歧管(10)出口处依次连接玻璃纤维滤膜(5)、吸附管(6)、流量计(7)、真空泵保护阀门(8)和真空泵(9)。
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