化工廢水中氯苯胺的氣相色譜分析應用

王新江

(浙江康牧藥業(yè)有限公司，浙江 嵊州 312400)

引 言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)也步入快車道，使各類化工產(chǎn)品的生產(chǎn)速度呈幾何式增長，因此在整個社會中，化工產(chǎn)品的使用變得更為普遍，并成為當前人類生活中的重要組成部分。但隨之而來的則是逐年遞增的廢水排放問題，給環(huán)境治理帶來較大的壓力。廢水中含有大量的有機物，如酚類、多環(huán)芳香烴和苯胺類等化合物，其中，氯苯胺屬于一種常見的中間體，其商業(yè)名為掃弗特，化學名稱為2,6-二乙基-N-(丙氧基乙基)-氯乙酰苯胺，在化工、紡織和藥品類行業(yè)常有應用，是一種低毒性的化工產(chǎn)品[1]。因此，各種化工行業(yè)的外排水中，氯苯胺的含量應該得到嚴格控制，避免其對環(huán)境造成污染，給環(huán)境治理帶來危害。

1 化工廢水分析方法及現(xiàn)狀

在目前廢水中氯苯胺的方法主要包括液相色譜法[2]、分光光度法[3]和氣相色譜法[4]，其中液相色譜法容易受到酚類化合物的干擾，不利于分析精度；分光光度法容易受到廢水物質的吸光度影響，分析結果穩(wěn)定性較差。因此目前大都應用氣相色譜分析方法用于分析廢水中的氯苯胺含量。該方法可以有效實現(xiàn)樣品中組分的分離、識別和分析，具有較高的組分分離能力和定量靈敏度。

在應用氣相色譜分析方法處理廢水樣品時，通常需要檢測器的配合，常見的檢測器包括氫火焰檢測器、電子檢測器，氮磷檢測器等。市面應用最廣的分析方法一般是采用填充柱分離，氫火焰檢測器檢測。雖然該方法對于廢水中氯苯胺分析的結果穩(wěn)定性較好，但是分析周期跨度較大，難以在化工廢水分析中大面積推廣。為提升廢水中氯苯胺分析檢測效率，本文應用大口徑彈性石英毛細管柱分離，同時結合電子捕獲檢測器和氮磷檢測器，可以得到較好的分析結果，其分析時間、效率同時得到提升。

2 氣相色譜技術

氣相色譜技術主要原理是利用流動相的動力能量，將分析樣品送入色譜柱內，然后同色譜柱里面的固定相發(fā)生吸附-脫附作用，不同的化學組分從色譜柱內脫附的時間不同，從而就能夠有效分析樣品內的不同組分。該技術可以較好地分析出樣品中的各種組成組分，具有效率高、精度高、可操作性強的特征，能夠應用較少的樣品就可對樣品中的組分實現(xiàn)定量定性分析。

在利用氣相色譜技術分析樣品時，需要根據(jù)實際情況有選擇性地選取合適的進樣方式，例如對于組分濃度高的樣品，可以直接開展色譜分析，對于部分組分濃度低的樣品，難以直接應用氣相色譜分析，需要對樣品進行濃縮后間接分析。

3 實驗部分

3.1 實驗儀器與試劑

氣相色譜儀：HP-5890A氣相色譜儀；

試劑:HP-17，HP-1，HP-20M;

色譜柱型號：10 m×530 μm×2.0 μm，10 m×530 μm×2.65 μm，10 m×530 μm×1.33 μm；

其他：二次蒸餾水，甲醇，氯苯胺(94%)。

3.2 標準溶液配制

首先準備好符合標準的氯苯胺溶液，將該溶液和一定的甲醇混合，在100 mL的量具中進行定容，然后采用二次蒸餾水逐步稀釋，最后配制好既定標準的溶液。

4 分析流程

選取本地區(qū)某化工廠的外排水作為分析樣品，同時需要加鹽酸使得樣品pH值小于2，然后擰緊樣品的瓶蓋進行低溫保存。采樣完成后，為保證分析結果的準確性，在2 d之內完成相關分析工作。在進行樣品中氯苯胺和其他干擾物質分離時，要根據(jù)實驗條件對色譜進行優(yōu)化，尤其是需要合理科學地選擇色譜柱、載氣流量等參數(shù)進行測試調整，從而建立適合本次分析的色譜條件。

4.1 氮磷檢測器檢測

由氯苯胺的化學結構可知，氯苯胺的分子結構中含有一個氮原子，結合氮原子化學特征，該物質能夠在NPD中會表現(xiàn)出相應的化學響應。

HP-1色譜柱柱溫選擇：起始溫度為180 ℃，隨后的溫度以每分鐘增加20 ℃作為標準，柱溫的截至溫度控制在250 ℃，并保持恒溫維持2 min。然后應用PND檢測器進行進樣，進樣的溫度控制在220 ℃。載氣(高純氮氣)流量維持在每分鐘15.5 mL，燃氣(氫氣)的流量則需要保持在每分鐘3.5 mL左右，空氣流量速度則需要維持在110 mL/min。

4.2 HP-17色譜柱

為維持分析的均衡和穩(wěn)定，該色譜柱的相關參數(shù)條件和HP-1色譜柱一致。

氯苯胺的三種異構體都含有苯環(huán)的氮原子，這些基團在ECD上均可以產(chǎn)生響應，因此可以應用ECD來分析檢測氯苯胺。

4.3 HP-20M色譜柱

柱溫選擇：起始溫度為150 ℃，隨后的溫度以每分鐘增加10 ℃作為標準，柱溫的溫度控制在170 ℃，并保持恒溫維持1 min。然后再次以每分鐘60 ℃的速度升溫至截至溫度210 ℃。應用PND檢測器進行進樣，進樣的溫度控制在220 ℃，檢測溫度定在320 ℃。載氣(高純氮氣)流量要維持在每分鐘17.4 mL。

4.4 HP-17色譜柱

柱溫選擇：起始溫度為220 ℃，隨后的溫度以每分鐘增加10 ℃作為標準，柱溫控制在170 ℃，并保持恒溫維持1 min。然后再次以每分鐘60 ℃的速度升溫至截至溫度210 ℃。應用PND檢測器進行進樣，進樣的溫度控制在220 ℃，檢測溫度定在320 ℃。載氣(高純氮氣)流量要維持在每分鐘18.1 mL。

5 結果及討論

5.1 不同條件下氯苯胺的分析結果

在進行完上述4類實驗后，用二次蒸餾水將配置的標準溶液稀釋為不同參數(shù)的溶液，溶液質量濃度分別為4.4、8.8、13.2、17.6、22.0 mg/L。最后將配置好的系列溶液導入兩種檢測器中的色譜柱進行測定，則最終測定結果如表1所示。

表1 4種氣相色譜下氯苯胺分析結果

5.2 不同檢出限、精密度和加標回收率

為得到更好的檢出限，同時得到更為準確的精密度，在實際檢測工作中以高出2倍本地信號值作為氯苯胺的檢出限，在檢測中運用平行測定變異系數(shù)，為保持檢測穩(wěn)定性，測定過程均重復9次以上。經(jīng)統(tǒng)計可知，上述兩種檢測方法的變異系數(shù)均小于10.6%。

5.3 應用說明

本文所應用的色譜測試流程，是針對化工廢水中氯苯胺測試樣品，如果需要開展其他樣品的檢測，可以根據(jù)需求和條件，對其中的參數(shù)條件進行調整，避免干擾條件對分析結果的影響。