HJ 734-2014 固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附气相色谱-质谱法.pdf
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1、中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 7342014 固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法 Stationary source emissionDetermination of volatile organic compounds Sorbent adsorption and thermal desorption gas chromatography mass spectrometry method 2014-12-31发布 2015-02-01实施 环 境 保 护 部 发 布 HJ 7342014 i 中华人民共和国环境保护部 公 告 2014年 第91号
2、为贯彻中华人民共和国环境保护法,保护环境,保障人体健康,规范环境监测工作,现批准固 定污染源废气 挥发性有机物的采样 气袋法等三项标准为国家环境保护标准,并予发布。标准名称、 编号如下: 一、固定污染源废气 挥发性有机物的采样 气袋法(HJ 7322014); 二、泄漏和敞开液面排放的挥发性有机物检测技术导则(HJ 7332014); 三、固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法(HJ 734 2014)。 以上标准自 2015 年 2 月 1 日起实施,由中国环境出版社出版,标准内容可登录环境保护部网站 ()查询。 特此公告。 环境保护部 2014年12月31日
3、 HJ 7342014 iii 目 次 前 言.iv 1 适用范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 方法原理.2 5 试剂和材料.2 6 仪器和设备.2 7 样品.3 8 分析步骤.4 9 结果计算与表示.6 10 精密度和准确度.7 11 质量保证和质量控制.7 附录A(规范性附录) 目标物的检出限和测定下限.9 附录B(资料性附录) 精密度和准确度.10 附录C(资料性附录) 吸附管的使用与选择.13 附录D(资料性附录) 标准总离子图.15 附录E(资料性附录) 其他目标挥发性有机物.16 HJ 7342014 iv 前 言 为贯彻环境保护法和大气污染防治法,保护环境
4、,保障人体健康,规范固定污染源废气中 挥发性有机物的测定方法,制定本标准。 本标准规定了固定污染源废气中挥发性有机物的固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法。 本标准为首次发布。 本标准的附录A为规范性附录,附录B附录E为资料性附录。 本标准由环境保护部科技标准司组织制订。 本标准主要起草单位:上海市浦东新区环境监测站、中国环境监测总站。 本标准验证单位:苏州市环境监测中心站、上海市杨浦区环境监测站、上海市浦东新区环境监测站、 澳实分析检测(上海)有限公司、华测检测技术股份有限公司上海分公司。 本标准环境保护部2014年12月31日批准。 本标准自2015年2月1日起实施。 本标准由环境保护部解释
5、。 HJ 7342014 1 固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法 警告:挥发性有机物属易燃物质,其中部分属有毒物质,配制标准样品和保存时应注意安全。 在有可能发生爆炸的环境采样时,要特别注意采样仪器和操作的安全性。 1 适用范围 本标准规定了固定污染源废气中24种挥发性有机物测定的固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法。 本标准适用于固定污染源废气中24种挥发性有机物的测定,24种挥发性有机物包括:丙酮、异丙醇、 正己烷、乙酸乙酯、苯、六甲基二硅氧烷、3-戊酮、正庚烷、甲苯、环戊酮、乳酸乙酯、乙酸丁酯、丙 二醇单甲醚乙酸酯、乙苯、对/间二甲苯、2-庚酮、苯乙烯、
6、邻二甲苯、苯甲醚、苯甲醛、1-癸烯、2- 壬酮、1-十二烯。其他挥发性有机物经过验证后也可使用本方法。 当采样体积为300 ml时,本标准的方法检出限为0.0010.01 mg/m3,测定下限为0.0040.04 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。凡是未注明日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 HJ 639 水质 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法 HJ 732 固定污染源废气 挥发性有机物的采样 气袋法 HJ/T 397 固定源废气监测技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 采样穿透 sampling p
7、enetration 串联两支吸附管采样,若后边一支吸附管的分析结果超过前、后两支和的 10%,则认为已经发生 采样穿透。 3.2 穿透体积 penetration volume 当恒定浓度的分析物质穿过吸附剂时,在吸附剂的后端能检出分析物质浓度的5%时进入吸附剂空 气的总体积。 3.3 安全采样体积 safe sampling volume 2/3的穿透体积定义为安全采样体积。 HJ 7342014 2 4 方法原理 使用填充了合适吸附剂的吸附管直接采集固定污染源废气中挥发性有机物(或先用气袋采集然后再 将气袋中的气体采集到固体吸附管中),将吸附管置于热脱附仪中进行二级热脱附,脱附气体经气相
8、色 谱分离后用质谱检测,根据保留时间、质谱图或特征离子定性,内标法或外标法定量。 5 试剂和材料 除非另有说明,分析时均使用符合国家标准的分析纯化学试剂。 5.1 甲醇:农残级或者等效级。 5.2 内标溶液:r =2 000 mg/ml或2 500 mg/ml,市售有证内标溶液(挥发性有机物分析专用)。 5.3 4-溴氟苯(BFB):r =50 mg/ml。 用于GC-MS性能检验。取适量色谱纯的4-溴氟苯(BFB)配制于一定体积的甲醇(5.1)中。 5.4 标准物质 挥发性有机物的标准物质可以使用气体标准,也可以使用液体标准。 5.4.1 气体标准 使用高压罐储存的气体标准,必须符合国家标准
9、或国际权威机构认证的标准且在有效期内使用。标 准气体的稀释建议使用动态稀释方法。 5.4.2 液体标准贮备溶液:r =1 000 mg/ml。 购买色谱纯的目标化合物,取一定体积用甲醇(5.1)稀释,配制成1 000 mg/ml的标准贮备液。也 可购买市售有证混合标准溶液,浓度为2 000 mg/ml。 5.5 替代物标准溶液:r =2 000 mg/ml 或 2 500 mg/ml,市售有证替代物标准溶液(挥发性有机物分析 专用)。也可选择目标化合物中色谱纯氘代物用甲醇(5.1)配制。 5.6 吸附剂:Tenax GR(比表面积35 m2/g),Carbopack B(比表面积100 m2/
10、g),Carbopack C(比表 面积10 m2/g),Carboxen 1 000(比表面积1 200 m2/g),或其他等效吸附剂如国产GDX-502(比表面积 170 m2/g)、GDX-201(比表面积510 m2/g)、GDX-101(比表面积330 m2/g)等。常用的吸附剂的粒径 一般为6080目。 5.7 吸附管:不锈钢材质,内径5 mm。 组合1吸附管,内装Tenax GR、Carbopack B,长度分别为30、25 mm。 组合2吸附管,内装Carbopack B、Carboxen 1000,长度分别为30、10 mm。 组合3吸附管,内装Carbopack C、Car
11、bopack B、Carboxen 1000,长度分别为13、25、13 mm。或 使用其他具有相同功能的产品。吸附管的使用与选择参见附录C。 5.8 氦气:纯度99.999%。 载气气路中应安装氧气和有机物过滤器。这些滤料应根据厂商说明定期更换。 5.9 氮气:纯度99.999%。 6 仪器和设备 6.1 毛细管气相色谱仪:具有分流/不分流进样口,能对载气进行电子压力控制,可程序升温。 6.2 质谱仪:电子轰击(EI)电离源,1 s内能从35 u扫描至270 u,具NIST质谱图库、手动/自动调 谐、数据采集、定量分析及谱库检索等功能。 6.3 色谱柱:可以根据需要选择内径 0.18 mm、
12、0.25 mm、0.32 mm,1.0 mm膜厚,2060 m长的100% HJ 7342014 3 甲基聚硅氧烷毛细柱(色谱柱-1)或等效柱。 6.4 热脱附装置:能对吸附采样管进行二级热脱附,并将脱附气用载气带入气相色谱,脱附温度、脱 附时间及流速可调,冷阱能实现快速升温。冷阱一般采用半导体制冷。热脱附装置与气相色谱相连部分 和仪器内气体管路均应使用硅烷化不锈钢管,并至少能在50150均匀加热。 6.5 吸附管老化装置:最高温度应达到400以上,最大载气流量至少能达到100 ml/min,流量可调。 6.6 无油采样泵:采样流量应能达到20200 ml/min,采样泵最好采用具有恒定质量流
13、量控制的采样 泵。 6.7 校准流量计:能在5500 ml/min精确测定流量,流量精度2%;宜采用电子质量流量计。 6.8 半导体制冷除湿装置或冰浴小型撞击式水分收集器:半导体制冷器(电流为3A,电压为12V,最 大温差60),除湿器中气路部分的材质,采用不锈钢及聚四氟乙烯导管,除湿部件设计成可更换的组 件;当样气流量3 L/min时,入口样气温度60(双路串联时120),出口样气温度1.54.0。 6.9 微量注射器:1.0、5.0、10.0、25.0、50.0、100、250和500 ml。 6.10 一般实验室常用仪器和设备。 7 样品 7.1 预调查和预监测 在测试固定源挥发性有机物
14、排气前,应事先调查污染源信息,包括公司名称、原材料、中间体、产 品、副产品、生产工艺、排气筒采样孔位置、总有机碳(或非甲烷总烃)排放浓度等情况,以及行业排 放标准所列的常见有机污染物。 预监测样品采集使用组合3吸附管采样,热脱附/气相色谱-质谱法分析,也可采用采样罐采样气相 色谱-质谱法分析。预监测确定各固定污染源废气中挥发性有机物的组分。 7.2 吸附采样管的准备 老化后的吸附采样管两端立即用密封帽密封,放在气密性的密封袋或密封盒中保存。密封袋或密封 盒存放于装有活性炭的盒子或干燥器中,4保存。必要时,采样前在老化好的吸附管中加入一定量(一 般为校准曲线中间浓度)的替代物标准,加载方法参见8
15、.2.2。 7.3 样品采集 7.3.1 吸附管采样 按照HJ/T 397中使用吸附管采样系统(如图1)采样要求,进行样品采集。 对于使用多层吸附剂的吸附采样管,吸附采样管气体入口端应为弱吸附剂(比表面积小),出口端 为强吸附剂(比表面积大)。对于外径为 6 mm的不锈钢吸附采样管,推荐的采样流量为2050 ml/min。 每个样品至少采气300 ml,组合1吸附采样管如果监测C6以上挥发性有机物则样品采气量可达2 L。 废气温度较高,含湿量大于2%,目标化合物的安全采样体积不能满足样品采气300 ml,影响吸附采样 管的吸附效率时,应将吸附采样管冷却(05)采样。 采样穿透试验样品采集:在吸
16、附采样管后串联一根吸附采样管,同时采样。每批样品应至少采集一 根串联吸附采样管,用于监视采样是否穿透。 注1:组合2、3吸附采样管的主要干扰物是水蒸气。如果存在水蒸气干扰,可在吸附采样管前加一个冰水浴小型撞 击式水分收集器或半导体制冷除湿装置。水分收集器中的水应同时用HJ 639分析,含量计入样品中。 HJ 7342014 4 6 2 3 5 7 4 1 8 9 10 11 小型冲击瓶 冰水浴小型撞击式水分收集器 冰 水 浴 1排气管道;2玻璃棉过滤头;3采样枪;4三通阀;5旁路吸附管;6温度计;7压力表; 8吸附管;9干燥器;10恒流控制器;11抽气泵 图1 废气采样系统 7.3.2 气袋-
17、吸附管采样 参照HJ 732进行固定污染源废气挥发性有机物的气袋采样,气袋采用3 L聚氟乙烯(Tedlar)袋, 采气2 L左右。8 h内将气袋与吸附采样管连接,用样品采集装置(6.6)以50 ml/min流量,至少采气 150 ml。 7.4 全程序空白采样 将密封保存的吸附采样管带到采样现场,同样品吸附管同时打开封帽接触现场环境空气,采样时全 程序空白吸附管关闭封帽,采样结束时同样品吸附管接触环境空气,同时关闭封帽,按与样品相同的操 作步骤进行处理和测定,用于检查从样品采集到分析全过程是否受到污染。 7.5 样品保存 吸附采样管采样后,立即用密封帽将采样管两端密封,4避光保存,7 d内分析
18、。 8 分析步骤 8.1 仪器分析参考条件 8.1.1 热脱附仪参考条件 吸附管初始温度:室温;聚焦冷阱初始温度:室温;干吹流量:30 ml/min;干吹时间:2 min;吸 附管脱附温度:270;吸附采样管脱附时间:3 min;脱附流量:30 ml/min;聚焦冷阱温度:3; 聚焦冷阱脱附温度:300;冷阱脱附时间:3 min;传输线温度:120。通用型冷肼,填料为石墨 化碳黑。 吸附管脱附温度和脱附时间等条件根据目标化合物特性和吸附管类型不同可以进行适当调整;如果 废气中挥发性有机物或者水分含量高,应根据需要设置分流比。 注2:目标化合物1001 000 ng,分流比30.41。设置:吸附
19、采样管初始温度:室温;聚焦冷阱初始温度:室温; HJ 7342014 5 干吹流量:48 ml/min;干吹时间:1 min;组合1吸附采样管脱附温度:270;吸附采样管脱附时间:5 min;一级聚焦 冷阱流量:30 ml/min;一级分流流量18 ml/min;聚焦冷阱温度:3;二级聚焦冷阱脱附温度:300;冷阱脱附时间: 3 min;二级分流流量:18 ml/min;柱流量:1 ml/min;传输线温度:120。 8.1.2 毛细管柱气相色谱仪参考条件 进样口温度:200;柱流量(恒流模式):1.5 ml/min;升温程序:初始温度 35,保持 5 min, 以6/min的速度升温至140
20、,以15/min的速度升至 220,在220保持3 min。 8.1.3 质谱仪 8.1.3.1 质谱仪参考条件 扫描方式:全扫描;扫描范围:33180 u(06 min),33270 u(6 min结束);离子化能量: 70 eV;传输线温度:230,其余参数参照仪器使用说明书进行设定。 为提高分析灵敏度,可以使用选择离子扫描方式进行分析,特征离子选择参照附表A-1。 8.1.3.2 质谱性能检查 在空白吸附管中加入4-溴氟苯(BFB)50 ng(6.3),参照8.1仪器条件进行TD-GCMS分析,得到 的BFB质谱图各离子丰度应该满足表1的规定,否则需对质谱仪的参数进行调整或者考虑清洗离子
21、源 等,以满足表1的要求。 表1 BFB进行质谱调谐时各离子的峰及强度 质量数 相对强度 质量数 相对强度 50 质量数95的8.0%40.0% 174 质量数95的50.0%120% 75 质量数95的8.0%40.0% 175 质量数174的4.0%9.0% 95 基峰,100% 176 质量数174的93.0%101% 96 质量数95的5.0%9.0% 177 质量数176的5.0%9.0% 173 质量数174的2.0% 8.2 校准 8.2.1 校准系列配制 用微量注射器分别移取25.0、50.0、100、250、500 ml标准贮备溶液(5.4.2)至5 ml容量瓶,用甲 醇稀释
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