環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制

屈中周 劉鵬

山東經(jīng)緯測試技術(shù)開發(fā)公司 山東濟(jì)南 250000

空氣中所含的醛酮類物質(zhì)由于具有較強(qiáng)的致畸性以及致癌性，因此是環(huán)境空氣監(jiān)測中的重要目標(biāo)。隨著全社會(huì)對空氣環(huán)境質(zhì)量重視程度的不斷提高，對環(huán)境空氣監(jiān)測的質(zhì)量以及精度也都提出了更高的要求，為研制環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)則是提高環(huán)境空氣監(jiān)測質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。在氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制中要積極借鑒國際上的成功經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，合理選擇研制設(shè)備以及試劑，科學(xué)控制制備過程，以確保氣體標(biāo)準(zhǔn)物在穩(wěn)定性以及均勻性等方面均能夠達(dá)到環(huán)境空氣監(jiān)測的要求。

1 環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制實(shí)驗(yàn)分析

1.1 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制所需的實(shí)驗(yàn)試劑以及儀器設(shè)備分析

在本次實(shí)驗(yàn)中采用的試劑主要包括色譜純的高純氮?dú)?、丙醛以及苯甲醛，以及分析純的丙酮?-丁酮、丙烯醛、三聚甲醛、甲醛、乙醛、戊醛、己醛等，而實(shí)驗(yàn)設(shè)備則采用氣象色譜-質(zhì)譜儀、真空分析渦輪泵、兩種型號的質(zhì)量比較儀以及氮?dú)饧兓鞯取?/p>

1.2 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)過程分析

在制備多組分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)選擇鋁合金鋼瓶來對標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行存儲(chǔ)，鋼瓶采取普通鋁合金材質(zhì)即可，但應(yīng)事先對其內(nèi)壁進(jìn)行特殊鈍化處理，以確保其組分量值能夠處于長期穩(wěn)定狀態(tài)。在處理鋼瓶時(shí)應(yīng)首先對其進(jìn)行加熱，且加熱溫度應(yīng)控制在80oC 左右，然后利用分析渦輪泵在1．0×10-5Pa 真空度條件下進(jìn)行12h 的抽洗處理，再經(jīng)過質(zhì)譜儀的在線檢測確認(rèn)合格后才能使用[1]。之后應(yīng)按照稱量法的要求來進(jìn)行氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備。由于絕大部分原料均處于液相狀態(tài)下，所以在組分轉(zhuǎn)移時(shí)應(yīng)采用具有較高氣密性的注射器。同時(shí)應(yīng)借助高靈敏度填鋪來準(zhǔn)確控制組分轉(zhuǎn)移中所產(chǎn)生的質(zhì)量差，以確保液體組分質(zhì)量準(zhǔn)確無誤。在制備時(shí)應(yīng)按照不同原料的物化性質(zhì)特點(diǎn)來通過三步稱量法進(jìn)行制備。首先應(yīng)在三聚甲醛充分揮發(fā)后直接利用轉(zhuǎn)換器進(jìn)行加熱裂解處理，并在甲醛產(chǎn)生后將高純氮?dú)饧尤耄酝瓿杉兹└邼舛饶笟獾闹苽?。然后利用制備產(chǎn)生的高濃度乙醛母氣以及11 種液體組分來共同進(jìn)行12 組分母氣的制備。最后在加入甲醛母氣后將12 組分母氣依次加入，并將高純氮?dú)庀♂尯笞鳛槠胶馄饕酝瓿?3 組分醛酮在1μmol/mol 氮?dú)庵袣怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備。在采用三步稱量法進(jìn)行氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備時(shí)要注意準(zhǔn)確計(jì)算氣體組分濃度，以合理控制物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制實(shí)驗(yàn)條件分析

在實(shí)驗(yàn)過程中，其進(jìn)樣口溫度應(yīng)控制在250℃，且在進(jìn)樣口參數(shù)中的升溫條件應(yīng)設(shè)定為35℃，并應(yīng)持續(xù)10min，然后在5℃/min 條件下升溫，直至達(dá)到60℃，然后在保持1min 后繼續(xù)在20℃/min 條件下升溫到180℃，且應(yīng)保持6min 恒溫，同時(shí)分流比應(yīng)控制在5：1[2]。此外，色譜柱流量應(yīng)控制在1．5mL/min，而離子源以及四級桿溫度則應(yīng)分別控制在230oC 和150℃。在制備時(shí)應(yīng)利用離子掃描磨蝕測定各組分。完成制備后，發(fā)現(xiàn)13 種化合物在氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中并未出現(xiàn)相互干擾的情況，且呈相互分離的狀態(tài)。

2 環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制成果分析

2.1 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制要求

（1）氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制應(yīng)具有較好的一致性。在環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制中必須要確保所制備的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有較高的一致性，才能保證氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備精度。因此在完成制備后應(yīng)嚴(yán)格考察對比其一致性，確認(rèn)氮?dú)庵谢旌蠚怏w組分的濃度配制值和測量值相比，其相對誤差小于1．2%，因此說明氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的一致性良好[3]。

（2）多組分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制應(yīng)具有較好的均勻性。在完成環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制后，還應(yīng)利用放壓實(shí)驗(yàn)來研制鋼瓶內(nèi)混合氣體量值的均勻性。在檢測實(shí)驗(yàn)中可以首先將氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)壓力控制在9MPa，然后利用減壓閥逐次放氣檢驗(yàn)，并對相同壓力以及不同壓力下的組內(nèi)和組間測量值分別進(jìn)行3 次重復(fù)測量，并通過方法分析法來檢驗(yàn)氣瓶內(nèi)混合氣體特性量值的均勻性。經(jīng)檢測分析發(fā)現(xiàn)，研制的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有較好的均勻性。

（3）多組分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制應(yīng)具有較好的長期穩(wěn)定性。在環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制，還應(yīng)確保其特性量值能夠具有較好的長期穩(wěn)定性。因此在完成樣品制備后應(yīng)按照一定的時(shí)間間隔來對氣體樣品進(jìn)行穩(wěn)定性的趨勢分析，以確定其組分變化趨勢。通過12 個(gè)月的連續(xù)檢測發(fā)現(xiàn)，氣體樣品的組分濃度差異在1．5%以內(nèi)，說明其具有較好的長期穩(wěn)定性。

2.2 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制成果評價(jià)

在完成環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制后，有專業(yè)計(jì)量研究機(jī)構(gòu)采用En 值評定方式來分析制取的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)量，在該評定中，如果En 值超過1 則說明制取物質(zhì)質(zhì)量未達(dá)到技術(shù)要求，而如果該值小于1 則說明其為合格品。經(jīng)過數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值和所有組分的測定值差均為超過3．5%，證明氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制成果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

3 結(jié)語

三步稱量法能夠滿足環(huán)境空氣監(jiān)測用氮?dú)庵卸嘟M分醛酮?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制要求，其制備方法具有可重現(xiàn)性特點(diǎn)，且制取物在長期穩(wěn)定性和均勻性等方面均能夠達(dá)到環(huán)境空氣監(jiān)測的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，為監(jiān)測空氣環(huán)境中的醛類以及酮類物質(zhì)含量提供了準(zhǔn)確的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，有力的推動(dòng)了我國的環(huán)境空氣監(jiān)測工作質(zhì)量的提高。