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HJ 1078-2019 固定污染源废气 甲硫醇等 8 种含硫 有机化合物的测定 气袋采样-预浓缩 /气相色谱-质谱法

[2022-04-28]

警告: 实验中所使用标准品均为易挥发的有毒化学品,试剂配制和样品前处理过程应在 通风橱内进行,操作时应按规定配戴防护器具,避免吸入呼吸道。

1  适用范围

 

本标准规定了测定固定污染源废气中甲硫醇等 8 种含硫有机化合物的气袋采样-预浓缩/ 气相色谱-质谱法。

本标准适用于固定污染源废气中甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、甲乙硫醚、二硫化碳、乙硫 醚、二甲二硫、噻吩共 8 种含硫有机化合物的测定。

当取样量为 50.0 ml 时,本标准测定的含硫有机化合物的方法检出限为 0.010.02 mg/m3 测定下限为 0.040.08 mg/m3 ,详见附录 A

 

2  规范性引用文件

 

本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是不注日期的引用文件,其有效版本适用于本 标准。

GB/T 16157    固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法

HJ 732    固定污染源废气  挥发性有机物的采样  气袋法

HJ/T 373    固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范(试行)

HJ/T 397    固定源废气监测技术规范

 

3  方法原理

 

用气袋采集固定污染源废气,经冷阱浓缩、热解析后,进入气相色谱分离,用质谱检测 器进行检测。通过与标准物质质谱图和保留时间比较定性,内标法定量。

4  干扰和消除

 

***的其他种类挥发性有机物影响含硫有机化合物的测定时,可通过减少取样量、稀 释样品或使用对含硫化合物高选择性检测器进行分析。

5  试剂和材料

 

5.1  标准气: 甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、甲乙硫醚、二硫化碳、乙硫醚、二甲二硫、噻吩


的浓度为 2 μmol/mol 。高压钢瓶保存,钢瓶压力不低于 1.0 MPa ,保存期参见标准气证书的 相关说明。

注: 标准气浓度仅供参考,在满足方法性能参数前提下可按需购买其他浓度标准气。

5.2  标准使用气: 使用气体稀释仪(6.7)将标准气(5. 1)用氮气(5.8)稀释至 20 nmol/mol

保存在罐(6.6)中,现配现用。

5.3  内标标准气: 浓度为 1 μmol/mol 。内标为 1,4-二氟苯,高压钢瓶保存,钢瓶压力不低

 1.0 MPa ,保存期参见标准气证书的相关说明。在满足方法要求且不干扰目标化合物的前 提下,也可采用其他物质作为内标。

5.4  内标标准使用气: 使用气体稀释仪( 6.7)将内标标准气( 5.3)用氮气( 5.8)稀释至

浓度为 100 nmol/mol ,保存在罐(6.6)中,可保存 20 d

5.5  4-溴氟苯标准气: 浓度为 1 μmol/mol ,高压钢瓶保存,钢瓶压力不低于 1.0 MPa,保存

期参见标准气证书的相关说明。

5.6  4-溴氟苯标准使用气: 使用气体稀释仪(6.7)将 4-溴氟苯标准气(5.5)用氮气(5.8

稀释至浓度为 100 nmol/mol ,保存在罐(6.6)中,可保存 20 d

5.7  高纯氦气: 纯度99.999%

5.8  高纯氮气: 纯度99.999%

5.9  液氮。

 

6  仪器和设备

 

6.1  采样装置: 气袋采样装置的要求执行 HJ 732 的相关规定。

6.2  气相色谱-质谱联用仪: 气相部分具有电子流量控制器,柱温箱具有程序升温功能,可

配备柱温箱冷却装置。质谱部分具有电子轰击(EI)离子源,有全扫描/选择离子扫描、  /手动调谐、谱库检索等功能。

6.3  毛细管色谱柱: 60 m ×0.32 mm ×1.04 µm  100%二甲基聚硅氧烷固定液),或其他等

效毛细管色谱柱。

6.4  气体冷阱浓缩仪: 具有自动定量取样及自动添加标准气体、内标的功能。应具有三级

冷阱,能引入液氮***低冷却到- 180 ,完成三段式捕集并去除 H2O  CO2 等干扰。浓缩仪 内部管路、与气相色谱-质谱联用仪连接管路均使用惰性化材质,并能在 50150℃范围加热。

6.5  浓缩仪自动进样器: 可进行气袋和罐自动进样,内部管路均使用惰性化材质且具有管

路加热功能。

6.6  罐: 内壁惰性化处理的不锈钢罐,容积 6 L 或其他大容积罐用于存放标准使用气,容

 0.45 L 或其他小容积罐用于存放样品。罐的耐压值>241 kPa

6.7  气体稀释仪: 具备对罐加压稀释功能,稀释倍数可达 1000 倍,内部管路使用惰性化材

质。

6.8  罐清洗装置: 能将罐抽至真空(< 10 Pa),具有加温、加湿、加压清洗功能。

6.9  气袋: 容积至少为 1L 的氟聚合物或其他等效材质气袋,带有惰性材质的密封阀或密

封垫。

6.10  真空压力表: 精度要求7 kPa ,压力范围: - 101202 kPa

2



6.11气密进样针: 10 ml ,带可拆卸侧孔针头和圆孔针头。

6.12气路连接头: 用于串联罐(6.6)与气袋(6.9),宜选用惰性化材质,连接管路尽可能

6.13堵头: 可用不锈钢螺帽和隔垫组装或购买商业化产品。

6.14液氮罐: 不锈钢材质,容积为 100200 L

6.15一般实验室常用仪器设备。

7  样品

 

7.1  样品采集和保存

7.1.1  样品采集

固定污染源废气采样位置与采样点、采样频次和采样时间的确定、排气参数的测定和采 样操作执行 HJ/T 397 GB/T 16157  HJ 732 的相关规定。采样时,应按规定开启加热采样 管电源,气袋须用样品气清洗至少 3 次,再使用采样装置(6. 1)采集样品气。

7.1.2  样品保存

气袋样品在常温下避光保存,应在采样后 12 h 内分析完毕,如不分析甲硫醇、乙硫醇

时,样品可在 18 h 内完成测定。***则,应用气路连接头(6. 12)将样品导入预先清洗并抽至 真空的罐(6.6)中,于 7 d 内分析完毕。

7.2  试样的制备

7.2.1  试样的加热

在样品分析之前须观察样品气袋内壁,如有液滴凝结现象,则应将气袋放入烘箱中加热 至液滴凝结现象消除,然后迅速分析。如无液滴凝结现象,则可将气袋(6.9)或罐(6.6

直接连接在自动进样器(6.5)上分析。

注: 使用烘箱对气袋加热时,应设置合适加热温度(不宜超过 50) ,避免采样袋受热变形。

7.2.2  试样的稀释

当气样中含硫有机化合物的浓度超过标准曲线线性范围时,需要对样品进行稀释。当稀  释倍数不超过 3 时,可对罐( 6.6)加氮气(5.8)进行稀释。须使用真空压力表(6. 10)测  定罐内压力,并按公式(1)计算稀释倍数。当稀释倍数超过 3 时,可用气密进样针(6. 11

配合堵头(6. 13)在预先清洗并抽至真空的罐中注入适量样品,再充氮气加压到 101 kPa

 


并按公式(2)计算稀释倍数。

    = 

 

X

a


 

 

1


式中:   —— 稀释倍数,无量纲;

Xa ——  稀释前的罐压力,kPa


Ya  ——稀释后的罐压力,kPa

                                                           = 2

 

式中: —— 稀释倍数,无量纲;

Va ——罐的体积,ml

V ——注入罐中样品量,ml

注: 实验室可采取其他等效的稀释方法。

7.3  空白试样的制备

7.3.1  全程序空白样品

取样品采集同批次的一个气袋,在实验室内用氮气注满带到采样现场但不进行样品采集, 按照样品保存(7. 1.2)相同步骤对全程序空白样品进行保存并运回实验室。

7.3.2  实验室空白样品

取样品采集同批次的一个气袋,在实验室内用氮气注满。

 

8  分析步骤

 

8.1  仪器参考条件

8.1.1  冷阱浓缩仪参考条件

室温下,取样体积 50.0 ml (可根据实际情况进行调整)。

一级冷阱(空管): 捕集温度: -30℃; 捕集流速: 80 ml/min;解析温度: 10℃; 阀温: 120℃; 烘烤温度: 150℃; 烘烤时间: 10 min

二级冷阱(TENAX ): 捕集温度: -80℃,转移预热温度: -60℃; 捕集流速: 10 ml/min 解析温度: 10℃; 阀温: 120℃; 烘烤温度: 190℃; 烘烤时间: 10 min

三级冷阱(硅烷化不锈钢毛细管): 聚焦温度: - 170℃; 解析时间: 2 min;解析温度: 5070℃; 烘烤时间: 3 min

传输线温度: 100℃。

注: 以上条件是前二级冷阱同时引入液氮(5.9)低温富集。如采用分段低温富集,当一级冷阱为玻璃

珠时,捕集温度建议调至- 170  ℃,二级冷阱捕集温度可调至-30  ℃或以下。不同型号仪器的***佳 工作条件不同,应按照仪器使用说明书进行操作。

8.1.2  气相色谱参考分析条件

程序升温: 起始温度-35 ,保持 3 min 后以 7.5/min 速度升温至 180 ,保持 3 min 进样口温度: 100℃。

溶剂延迟时间: 2.7 min

载气流速: 初始流速 2.5 ml/min ,保持 4 min 后以 2 ml/min 保持 30 min


分流比: 20:1

注: 可在起始温度为室温条件下程序升温完成含硫有机化合物的分离。

8.1.3  质谱参考分析条件

接口温度: 250℃;

离子源温度: 230℃;

离子化能量: 70eV

扫描方式: 全扫描(SCAN);

扫描范围: 35300 amu

不同型号仪器的***佳工作条件不同,应按照仪器使用说明书进行操作。如满足定性要求,亦可以

使用选择离子扫描方式(SIM)。

8.1.4  仪器性能检查

在分析样品前,需要检查 GC/MS 仪器性能。将 4-溴氟苯标准使用气(5.6)经冷阱浓缩 仪进样 50.0 ml 。得到的 BFB 关键离子丰度必须符合表 1 中的标准。

 1  4-溴氟苯(BFB) 的关键离子丰度标准

 

质量

离子丰度标准

质量

离子丰度标准

50

质量 95  8%40%

174

质量 95  50%120%

75

质量 95  30%66%

175

质量 174   4%9%

95

基峰,100%相对丰度

176

质量 174   93%101%

96

质量 95  5%9%

177

质量 176  5%9%

173

小于质量 174  2%



 

8.2  校准

8.2.1  标准使用气体配制

将标准气(5. 1)稀释 100 倍: 将标准气(5. 1)的钢瓶及氮气(5.8)钢瓶与气体稀释仪  6.7)连接,设定稀释倍数,打开钢瓶阀门,调节两种气体的流速,待标准气体和氮气流  速稳定后放空 10 min 以上,让管路中的活性点饱和,再取预先清洗并抽至真空的 6 L 罐(6.6 连在气体稀释仪(6.7)上,打开罐阀门开始配制。待罐压达到预设值(一般为 172 kPa)后, 关闭罐阀门及钢瓶气阀门。

8.2.2  内标标准使用气体配制

内标标准使用气浓度为 100 nmol/mol 。将内标标准气(5.3)按 8.2. 1 步骤配制。

8.2.3  校准系列的测定

分别抽取 50.0 ml100 ml300 ml500 ml700 ml 标准使用气(5.2),每个加入 50.0 ml


内标标准使用气(5.4), 目标化合物浓度分别为 20 nmol/mol 40 nmol/mol 120 nmol/mol

200 nmol/mol280 nmol/mol 的标准气体系列(此为参考浓度)。按照仪器参考条件,依次从 低浓度到***进行测定。

8.2.4  平均相对响应因子的计算

标准系列第 i 点目标化合物的相对响应因子(⃞⃞,) 按照公式(3)进行计算。

⃞⃞⃞i = ߮×    t                                                         3

式中: ⃞⃞i——标准系列中第 i 点目标化合物的相对响应因子,无量纲;

Ai——标准系列中第 i 点目标化合物定量离子峰面积;

AIS——标准系列中第 i 点与目标化合物相对应内标定量离子峰面积; ߮t—— 内标化合物的摩尔分数,nmol/mol

߮——标准系列中第 i 点目标化合物的摩尔分数,nmol/mol

目标物的平均相对响应因子,按照公式(4)计算:

 =                                                                                 4

式中: —— 目标化合物的平均相对响应因子,无量纲;

—— ⃞⃞⃞标准系列中第 i 点目标化合物的相对响应因子,无量纲;

n——标准系列点数。

用相对响应因子计算时,标准系列目标化合物相对响应因子的相对标准偏差(RSD)应 小于等于 30%

8.2.5  用***小二乘法建立校准曲线

以目标化合物和相对应内标的响应值比为纵坐标,浓度比为横坐标,用***小二乘法建立 线性校准曲线,其相关系数需大于等于 0.990

8.2.6  总离子流图(TIC

目标化合物总离子流图如图 1 所示, 目标物的保留时间和特征离子见附录 B 

1- 1,4-二氟苯(IS)、2- 甲硫醇、3- 乙硫醇、4- 甲硫醚、5-二硫化碳、6- 甲乙硫醚、7-噻吩、

8- 乙硫醚、9-二甲二硫。

 1  总离子流图

8.3  试样测定

将气袋(6.9)或罐(6.6)连接至自动进样器(6.5), 50.0 ml 样品分析,同时加入 50.0 ml 内标标准使用气(5.4),按照仪器参考条件(8. 1)进行测定。

8.4  空白试验

按照与样品测定相同的操作步骤进行全程序空白(7.3. 1)和实验室空白(7.3.2)的测定。

 

9  结果计算与表示

 

9.1  定性分析

以全扫描方式进行测定,以样品中目标物的相对保留时间、辅助定性离子和定量离子间 的丰度比与标准物质中目标物对比来定性。样品中目标化合物的相对保留时间与校准系列中 该化合物的相对保留时间的偏差应在±3.0 %内。样品中目标化合物的辅助定性离子和定量 离子峰面积比(Q 样品)与标准系列目标化合物的辅助定性离子和定量离子峰面积比(Q 标准 的相对偏差控制在±30 %以内。

按公式(5)计算相对保留时间 RRT

RRT = RTc                                                                                                          5

式中: RRT—— 目标化合物相对保留时间,无量纲;

RTc—— 目标化合物的保留时间,min

7


RTIS—— 内标物的保留时间,min       

按公式(6)计算平均相对保留时间(RRT ): 标准系列中同一 目标化合物的相对保留 时间平均值。

 = σinRRTi                                                                                 6

n

式中: —— 目标物的平均相对保留时间,无量纲;

RRTi——标准系列中第 i 点目标物的相对保留时间,无量纲;

n——标准系列点数。

按公式(7)计算辅助定性离子和定量离子峰面积比。

Q =  q                                                                                              7

式中: Q——辅助定性离子和定量离子峰面积比;

Aq——辅助定性离子峰面积;

At——定量离子峰面积。

9.2  定量分析

样品中目标物的含量(mg/m3 )按照公式(8)进行计算。

M          D

ρ = ߮ ×       ×                                                  8

式中: ρ——样品中目标物的质量浓度,mg/m3

߮——校准曲线计算出的目标物的摩尔分数,nmol/mol

M—— 目标物的摩尔质量,g/mol ,见附录 B

D——稀释倍数,无量纲;

22.4——标准状态下(273. 15 K 101.325 kPa )下气体的摩尔体积,L/mol

9.3  结果表示

测定结果小数点后位数的保留与方法检出限一致,***多保留三位有效数字。

 

10  精密度和准确度

 

10.1  精密度

六家实验室分别对浓度约为 0.05 mg/m3 0.20 mg/m3 0.30 mg/m3 空白加标样品进行精 密度测定,实验室内相对标准偏差范围分别为 0.5%15% 0.6%6.9% 0.3%7. 1%;实 验室间相对标准偏差分别为 6.4% 19% 4.9% 13% 5.5% 9.3%;重现性限分别为 0.01 mg/m3 0.02  0.03 mg/m3 0.020.04 mg/m3 ,再现性限分别为 0.02  0.03 mg/m3  0.040.09 mg/m3 0.060.09 mg/m3 。参见附录 C

10.2  准确度

六家实验室对加标浓度约为 0. 10 mg/m30.30 mg/m3  0.50 mg/m3 化工企业排放废气样


品重复进行 6 次加标回收率测定,加标回收率范围为: 87.6%107%103%108%101% 109% 。详见附录 C

 

11  质量保证和质量控制

 

11.1  实验室空白

 20 个样品或每批次(少于 20 个样品/批) 应至少分析一个实验室空白,空白样品中 目标化合物的浓度应低于方法检出限。

11.2  全程序空白

 20 个样品或每批次(少于 20 个样品/批) 应至少分析一个全程序空白,空白样品中 目标化合物的浓度应低于方法检出限。

11.3  内标物

样品中内标的保留时间与当天连续校准或者***近绘制的校准曲线中内标保留时间偏差 应不超过 20 s ,定量离子峰面积变化应在 60%140%之间。

11.4  连续校准

 24 h 分析一次校准曲线中间浓度点。其测定结果与标准值相对误差应小于等于 30% ***则应查找原因或重新绘制标准曲线。

 

12  废物处理

 

分析过程的废物和过期的标准气体,应送有资质的单位统一处理。

 

13  注意事项

 

13.1  气相色谱-质谱联用仪内部加装微控流板等部件时,应确认加装部件是***会吸附含硫

有机化合物。

13.2  分析***样品后,须增加空白分析,如发现分析系统有残留,可启用气体冷阱浓缩

仪的烘烤模式,去除污染物残留,然后用空白分析确认系统无残留。

13.3  对存放样品的罐应进行加温加湿清洗。清洗完毕后,将罐抽至真空(<10 Pa),待用。

每清洗 20 只罐应至少取一只罐注入氮气分析,确定清洗过程是***有效。存放***样品的 罐应增加清洗循环次数,清洗后应进行本底分析。

13.4  如固定污染源废气样品中含湿量较高,含硫有机化合物的回收率和保存期会受到影响,

应尽快分析


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