民用建筑信息工程室內(nèi)空氣檢測(cè)中氣相色譜柱的選擇！在民用建筑室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)中，室內(nèi)空氣檢測(cè)常采用氣相色譜儀，室內(nèi)空氣檢測(cè)中甲醛、苯和TVOC的測(cè)定可通過(guò)色譜儀進(jìn)行。但這種儀器的檢測(cè)對(duì)象多為微量物質(zhì)。此外，儀器復(fù)雜，影響測(cè)量精度的因素很多，很難掌握實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。摘要:從色譜柱的選擇入手，提供相關(guān)理論知識(shí)，為室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、室內(nèi)空氣檢測(cè)中使用色譜儀的工作人員提供選擇色譜柱的依據(jù)，提高檢測(cè)準(zhǔn)確度。Gb50325-2010規(guī)定，在測(cè)甲醛、苯和TVOC的氣相色譜光譜儀配有毛細(xì)管柱。毛細(xì)金氣相色譜柱的選擇主要根據(jù)步驟進(jìn)行。
1毛細(xì)管柱的評(píng)價(jià)
1.1 毛細(xì)管進(jìn)行色譜柱的基本發(fā)展要求
一般可以認(rèn)為，以下問(wèn)題三個(gè)發(fā)展方面的條件是一根沒(méi)有理想的毛細(xì)管柱應(yīng)具備的：①分離技術(shù)效率即柱效要高，即色譜柱的理論塔板數(shù)n或理論塔板高度H要高。②色譜柱的活性要小，即柱惰性好或者一個(gè)完全不同惰性。③熱穩(wěn)定性我們要好，在高溫下固定液的流失小。
1.2 評(píng)價(jià)方法
Grob 等人提出了一些評(píng)價(jià)毛細(xì)管柱的原則，這些原則是: (1)柱評(píng)價(jià)應(yīng)該在一個(gè)單一的色譜實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行; (2)選擇的室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、室內(nèi)空氣檢測(cè)混合物應(yīng)該包含多種化合物; 可以給出評(píng)價(jià)柱的必要信息; (3)用不同固定液制備的柱應(yīng)該用同樣的方法進(jìn)行評(píng)價(jià); (4)應(yīng)該包含一些定量信息; (5)評(píng)價(jià)條件應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，以便結(jié)果可以比較。但迄今為止，還沒(méi)有一種能夠滿足上述要求的評(píng)價(jià)毛細(xì)管性能的方法。傳統(tǒng)的毛細(xì)管柱評(píng)價(jià)方法對(duì)毛細(xì)管樣品的保存較為困難，且評(píng)價(jià)過(guò)程較為嚴(yán)格，耗時(shí)較長(zhǎng)，目前還沒(méi)有很多人采用。中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所色譜中心評(píng)價(jià)方法如下:
采用的樣品：正構(gòu)烷烴，辛醇-l，2，6-二甲基苯胺（DMA），2，6-二甲基苯酚（DMP），萘和5-壬酮等。正構(gòu)烷烴一般用來(lái)進(jìn)行測(cè)定柱效率；5-壬酮和萘測(cè)定不同色譜柱內(nèi)金屬的吸附研究中心或Lewis酸的吸附技術(shù)中心；辛醇-l用來(lái)作為指示硅醇基的吸附作用活性；2，6-二甲胺和2，6-二甲酚是用來(lái)提高測(cè)定柱子的酸堿性。柱子為堿性，則適合于具有堿性有機(jī)化合物的分析，如果是一個(gè)酸性環(huán)境則可直接用于管理分析處理酸性土壤樣品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)后，得到表1數(shù)據(jù)，其中的RA值是各個(gè)峰的峰面積發(fā)展相對(duì)與正構(gòu)十二烷烴的比值，通過(guò)我們這個(gè)時(shí)間比值關(guān)系可以根據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)色譜柱對(duì)各個(gè)系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、室內(nèi)空氣檢測(cè)過(guò)程中樣品的吸附能力情況，以及其他色譜柱的酸堿性。
表1 典型進(jìn)行色譜柱評(píng)價(jià)研究報(bào)告
此外，上述樣品還可以提供一些關(guān)于色譜柱極性的信息。比如正十二烷在不同極性色譜柱中的位置是不同的。SE-30、SE-54、OV-17和OV-35的色譜圖如圖1-2所示。
圖 1-2 室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、室內(nèi)空氣檢測(cè)樣本 1 色譜列評(píng)價(jià)圖
O-5- 壬酮，醇 -1- 辛醇，c12- 十二烷，對(duì)二甲基苯酚，a-2,6- 二甲基苯胺，萘。從圖表可以看出，正十二烷(C12)的保留時(shí)間隨著柱極性的增加而減小(SE-30、SE-54、OV-35和OV-17的極性依次增加)。
2 毛細(xì)管進(jìn)行色譜柱其他相關(guān)參數(shù)的選擇
2.1 內(nèi)徑與長(zhǎng)度
柱效與半徑的平方成反比。半徑越小，柱效率越高。然而，半徑越小，色譜柱的使用就越困難。大直徑柱的樣品負(fù)荷可達(dá)到填充柱的數(shù)量級(jí)(微克級(jí)) ，其體積流量大，柱外死體積不如填充柱小，并可與熱導(dǎo)檢測(cè)器結(jié)合，可用普通注射針進(jìn)行柱上采樣，更適合于我們室內(nèi)空氣中各種氣體污染物濃度的檢測(cè)。就長(zhǎng)度而言，柱越長(zhǎng)，總柱效率越高(N值越大)，分析時(shí)間越長(zhǎng)。只有當(dāng)分析樣品非常復(fù)雜時(shí)，才需要選擇長(zhǎng)柱。對(duì)于只含有不到10種成分的TVOC樣品，長(zhǎng)度約為30米的毛細(xì)管柱可以滿足分離要求。
2.2 固定相
由于通過(guò)毛細(xì)管柱的高效率，固定相的作用在毛細(xì)管柱中并不象在填充柱中顯得沒(méi)有那么一個(gè)重要。對(duì)毛細(xì)管柱一般來(lái)說(shuō)，很多不同樣品的分析都可在非極性或弱極性進(jìn)行固定液柱上完成，原因有兩點(diǎn)：一是非極性或弱極性固定液具有相對(duì)較高的柱效，二是發(fā)展具有成本較高的抗氧化作用能力，可以有較高的使用過(guò)程中溫度，使用網(wǎng)絡(luò)壽命周期較長(zhǎng)，同時(shí)一柱多用。室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、室內(nèi)空氣檢測(cè)中，我們需要選擇的是弱極性柱。
2.3 液膜厚度
選擇合適的液膜厚度與選擇合適的長(zhǎng)度同樣重要，合適的液膜厚度可以使組分更好地分離。
β= D/4df
D柱直徑：df液體薄膜厚度
從上述公式可以看出液膜厚度與柱徑和柱值的關(guān)系。在高值時(shí)，溶質(zhì)保留時(shí)間較短。因此，厚液膜(低值)色譜柱適用于揮發(fā)性輕組分，使其在柱內(nèi)停留時(shí)間更長(zhǎng)，以獲得更好的分離效果。厚液膜具有較高的承載能力。如果樣本是低揮發(fā)性重組分。應(yīng)使用薄膜柱。通過(guò)降低柱溫，可以驅(qū)除柱內(nèi)部分子，減少柱損失，延長(zhǎng)柱壽命。一般認(rèn)為，不同內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)膜厚為0.33 m (0.25 mm) ，0.50 m (0.32 mm) ，1.0 m (0.53 mm)?？紤]到薄膜的厚度?？紤]了樣品體積、分離效率和熱穩(wěn)定性。
2.4 樣品容量
它被定義為在沒(méi)有峰失真的情況下可注入色譜柱的單一分析物的***量。色譜柱的樣品容量會(huì)隨著固定相數(shù)量的增加而增加。樣品容量也可以通過(guò)更大孔徑的色譜柱來(lái)增加。單位長(zhǎng)度固定相的***數(shù)量隨著柱直徑的增加而增加。表2列出了一些通用毛細(xì)管柱樣品容量。表2樣本容量表
2.5 柱溫
溫度的選擇企業(yè)應(yīng)根據(jù)不同樣品的沸程范圍，柱的液膜厚度（柱的K值大?。?duì)填充自己來(lái)說(shuō)，是指擔(dān)體與固定液的配比進(jìn)行高低，若樣品沸程不寬，盡可能通過(guò)采用一個(gè)恒溫系統(tǒng)操作，恒溫控制操作可節(jié)省降溫工作時(shí)間，如苯檢測(cè)。若樣品主要組分研究較多、沸程較寬，就應(yīng)設(shè)計(jì)采用程升方式，如TVOC檢測(cè)。初始溫度: 溫比初始柱中最早射流組分的沸點(diǎn)低于30 -- 50 ° c，不能低于固定液的凝固溫度。在實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、室內(nèi)空氣檢測(cè)中，苯(沸點(diǎn): 80.1 ° c)是最早的組分，早期峰密度不大，可適當(dāng)提高初始柱溫。我們可以把它的初始溫度設(shè)置為50攝氏度。
升溫速率: 升溫速率的組分越多，樣品升溫速率應(yīng)越小，升溫速率過(guò)快會(huì)導(dǎo)致分辨率降低。毛細(xì)管柱通常的升溫速率為0.5 ° c-5 ° c/min。如果成分不太多，但沸程較寬，可以提高初始溫度。***不要使用高升力率，因?yàn)榛€漂移率高，甚至?xí)绊懼氖褂脡勖?。根?jù)峰值密度和組分分離情況，采用二級(jí)或三級(jí)加熱。終止溫度：主要可以根據(jù)自己最后流出組分的沸點(diǎn)和固定液的***人民使用環(huán)境溫度及對(duì)分析工作時(shí)間的要求而定。在程序升溫過(guò)程中，柱阻隨溫度的升高而增大，平均線速度減小，且恒壓控制方式下的線速度降低更為明顯。
綜上分析所述，我們可以選用的是長(zhǎng)30～50m，內(nèi)徑0.32mm，膜厚1～5μm的毛細(xì)柱，苯一條通過(guò)柱子可做兩個(gè)企業(yè)項(xiàng)目的檢測(cè)，其中苯采用不同恒溫系統(tǒng)檢測(cè)、TVOC采用一個(gè)程序不斷升溫方式進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、室內(nèi)空氣檢測(cè)。其中TVOC檢測(cè)中，柱操作技術(shù)條件是：程序開(kāi)始升溫50～250℃，初始工作溫度為50℃，以5℃/min的升溫作用速率逐漸升到130℃時(shí)保持2min，再以5℃/min的升溫反應(yīng)速率已經(jīng)升到250℃時(shí)保持2min。
民用建筑信息工程室內(nèi)空氣檢測(cè)中氣相色譜柱的選擇！色譜柱的選擇只是檢測(cè)準(zhǔn)備的一小部分。除了色譜柱本身，色譜柱的安裝、樣品的制備、儀器本身合適的分析條件、進(jìn)樣技術(shù)都會(huì)影響色譜分析的準(zhǔn)確性。在建筑室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)、室內(nèi)空氣檢測(cè)中，為了用氣相色譜儀準(zhǔn)確地分析數(shù)據(jù)，我們需要做更多的研究。作為檢查員，我們需要不懈努力。
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