气相色谱-质谱法测定乙醛废水特征污染物的方法研究

郭计忠

(忻州市环境监测站，山西 忻州 034000)

乙醛是用于合成有机化工产品的重要原料。工业生产乙醛的方法包括乙醇氧化法、乙炔直接水合法等。然而，随着乙醛需求量的增大，工业生产乙醛的所产生的乙醛废水排放量不断上升。乙醛废水有机物组成复杂，含有大量的(半)挥发性有机物，如果不经检测及处理而直接排放，将会对水体造成严重的污染。因此，须立即采取措施对废水进行有效地治理。水质常规监测是废水处理及水环境管理必不可少的一部分，为此，本文主要采用气相色谱-质谱法(GC-MS)针对乙醛废水中特征污染物的测定与分析进行研究。

气相色谱法是用气体作为移动相的色谱法[1]。其基本原理是，样品在进样口被气化后随载气进入色谱柱与固定相相接触，由于不同组分在两相间的分配系数不同，因此被固定相溶解或吸附的停留时间及沿管柱运动的速度就不同，从而按先后顺序流出色谱柱，实现各组分的分离与测定。

质谱法是纯物质鉴定的最有力工具之一，是一种有效的有机化合物分离和定量分析方法。其基本原理是，使试样中各组分电离生成不同荷质比的离子进入质量分析器，利用电场和磁场使发生相反的速度色散，速度快的偏转小，速度慢的离子依然偏转大，进而可使它们的轨道便相交于一点；同时，使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，将它们分别聚焦而得到质谱图[2]。

本研究由气相色谱流出的组分通过辅助通道进入质谱，其原理为各组分按先后顺序进入质谱，通过与电子发生碰撞使样品分子电离，电离过程中，这些离子均带有样品信息，进而进行分析即可对物质定性。

1) 主要仪器。本实验所用仪器主要如下：①TELEDYNE TEKMAR stratum purge & trap 吹扫捕集仪；②FE20pH计，Mettler Toledo 公司；③4SCQ-1000 型超声波清洗机，上海声彦超声波仪器有限公司；④Agilent 7890-5975c 型气相色谱质谱联用仪，Agilent 公司；⑤SE812 型氮吹仪，北京帅恩科技有限责任公司；⑥Milli-Q 型超纯水仪，Milli-Q 公司；⑦氦气，99.999%。

2) 主要试剂。本实验所用试剂主要如下：①二氯甲烷(75-09-2，>99.9%，J.T.Baker)；②石油醚(8032-32-4，>99.8%，MREDA)；③正己烷(110-54-3，>99.9%，MREDA)；④无水硫酸钠(Na2SO4，分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；⑤四氯化碳(56-23-5，>99.5%，国药集团化学试剂有限公司)；⑥二硫化碳(75-15-0，>99.9%，CNW)；⑦三氯甲烷(67-66-3，>99.8%，J.T. Baker)；⑧氯化钠(NaCl，分析纯，国药集团化学试剂有限公司)。

本实验主要采用了液-液萃取、固相萃取、吹扫捕集、固相微萃取、静态顶空等5种预处理方法，具体原理及操作步骤如表1所示[3-4]。

表1 5种预处理方法原理及具体操作步骤

根据液-液萃取原理，同时参考液-液萃取操作步骤，得到乙醛废水液-液萃取-气相色谱/质谱谱图及质谱定性结果。具体如图1所示。

图1 液-液萃取-气相色谱/质谱谱图

根据固相萃取原理，同时参考液-液萃取操作步骤，得到乙醛废水固相萃取-气相色谱/质谱谱图及质谱定性结果。具体如图2所示。

根据吹扫捕集原理，同时参考吹扫捕集操作步骤，得到乙醛废水吹扫捕集-气相色谱/质谱谱图及质谱定性结果。具体如图3所示。

图2 固相萃取-气相色谱/质谱谱图

图3 吹扫捕集-气相色谱/质谱谱图

根据固相微萃取原理，同时参考固相微萃取操作步骤，得到乙醛废水固相微萃取-气相色谱/质谱谱图及质谱定性结果。具体如第61页图4所示。

根据静态顶空原理，同时参考静态顶空操作步骤，得到乙醛废水静态顶空-气相色谱/质谱谱图及质谱定性结果。具体如图5所示。

图4 固相微萃取-气相色谱/质谱谱图

图5 静态顶空-气相色谱/质谱谱图

通过对乙醛废水进行不同的预处理，由色谱图及质谱定性结果可知。

1) 液-液萃取-气相色谱-质谱谱图与固相萃取-气相色谱/质谱谱图最为相似，说明液液萃取与固相萃取检出物质相似，同时，液-液萃取-气相色谱/质谱谱图比固相萃取-气相色谱/质谱谱图出现的峰更多，且峰度更大，说明液液萃取检出物质较多。

2) 乙醛废水吹扫捕集-气相色谱/质谱谱图有相对较多的峰出现，出峰效果也较好，说明此法检出(半)挥发性有机物更多。

3)乙醛废水固相微萃取-气相色谱/质谱谱图出现的峰相对也较多，但是出峰效果一般，固相微萃取采用顶空模式，主要测定(半)挥发性有机物。

综上所述，液-液萃取-气相色谱/质谱谱图与吹扫捕集-气相色谱/质谱谱图的出峰较多，且效果也较好，故选用液-液萃取与吹扫捕集两种预处理模式结合，可检出乙醛装置生产废水中所含有的特征污染物。