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方案概述

前言：

乙腈（Acetonitrile）是一种重要的有机化合物和多功能化学中间体，其物理特性表现为无色透明液体，具有独特的刺激性气味。作为一种重要的有机溶剂，乙腈在合成药物、农药、合成纤维、香料、染料等化学品的生产中被广泛使用。

丙烯腈，是一种有机化合物，是一种无色的有刺激性气味液体，易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热易引起燃烧，并放出有毒气体。

废气中乙腈和丙烯腈会在空气中留存，乙腈难以降解、丙烯腈具有高毒性，沉降进入水体、土壤中，对水生环境影响严重、污染土壤，对环境造成严重危害。

本篇文章参考了《固定污染源废气乙腈和丙烯腈的测定活性炭吸附/溶剂解吸-气相色谱法》(HJ37-2026)，采用英国365集团官网气相色谱仪GC6100配置FID检测器搭配ALS6100液体自动进样器，对废气中乙腈和丙烯腈进行检测。

关键词：乙腈、丙烯腈；气相色谱仪；FID检测器。

1.实验方法

1.1 仪器配置

英国365集团官网GC6100气相色谱仪

表1 气相色谱系统配置清单

序号	名称	数量
1	GC6100气相色谱仪	1
2	FID检测器	1
3	ALS6100液体自动进样器	1

1.2 测试条件

色谱柱：石英毛细管色谱柱，30m×0.32m×1.0μm，固定相为改性聚乙二醇。

载气：高纯氮气，恒流模式，色谱柱流量：2.0mL/min；

进样口温度：220℃；

检测器温度：250℃；空气流量：300mL/min；氢气流量：40mL/min；尾吹流量：20mL/min；

进样方式：分流进样，分流比：2：1。

1.3 试剂和标准品

试剂：乙腈，GC＞99.9%；丙烯腈GC＞99%；二硫化碳，GC＞99.9%；丙酮，GC＞99.5% 。

1.4 溶液配制

二硫化碳-丙酮混合溶液：二硫化碳和丙酮等体积比列混合。

标准贮备液配制：分别称取0.1000g乙腈和丙烯腈于装有少量二硫化碳-丙酮的混合溶液的5.0mL容量瓶中，用混合溶剂定容，得到乙腈和丙烯腈混合标准溶液20000mg/L。

标准使用液配制：取标准贮备液用二硫化碳-丙酮的混合溶液稀释10倍后得到混合标准使用液2000mg/L。

1.5 实验材料及辅助设备

载气：高纯氮气，≥99.999%；

燃烧气：氢气发生器；

助燃气：空气发生器；

微量注射器：10μL、50μL、100μL；

电子天平：精度0.0001g；

空气采样器：采样流量范围20mL/min～500mL/min；

活性炭吸附管：玻璃材质，160mm*8mm，A段800mg，B段200mg；

一般实验室常用仪器设备。

2.样品采集和制备

2.1 样品采集

取两个800mg/200mg活性炭吸附管，向其中一个碳管的A段加入2000mg/L的标准使用溶液20μL，将两个采样管带到一无组织排放监控点处，同时以0.5L/min流量采集60min。

空白样品：取同批次活性炭采样管带到采样点，打开活性炭采样管两端，并立即封闭，然后同采集的样品共同保存和测定。

2.2 样品制备

取出采集样品的吸附管，将A段和B段活性炭分别移至10mL和5mL具塞玻璃瓶中，并分别加入8mL和2mL二硫化碳-丙酮混合溶液，盖紧瓶盖，振摇使溶剂和活性炭充分混合，室温下解吸1h，取上清液，置于进样瓶内待测。

空白样品同样品步骤处理完后待测定。

3.结果与讨论

3.1 标样定性测试

配制50mg/L乙腈和丙烯腈标准溶液进行测定，结果见以下图表。

图1 乙腈和丙烯腈标准色谱图（50mg/L）

表2 标准溶液色谱参数

序号	化合物名	保留时间(min)	峰高(pA)	峰面积(pA*s)	理论塔板数	信噪比	分离度
1	丙烯腈	4.402	57.897	248.437	23547	6760.018	1.932
2	乙腈	4.626	37.566	165.509	24802	4386.147	n.a.

说明：由上述谱图表可见，乙腈和丙烯腈峰形尖锐，分离度大于1.5，满足实验分析需求。

3.2 线性测试

取乙腈和丙烯腈标准使用液，用二硫化碳-丙酮混合溶液配制校准系列，低浓度系列1.0mg/L、2.0mg/L、5.0mg/L、8.0mg/L、10.0mg/L、20.0mg/L、50.0mg/L和高浓度系列10.0mg/L、20.0mg/L、50.0mg/L、100mg/L、200mg/L、500mg/L，按照仪器测试条件依次进样分析，以各化合物峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，绘制校准曲线。

图2 乙腈和丙烯腈标准曲线（低浓度）

图3 乙腈和丙烯腈标准曲线（高浓度）

图4 乙腈和丙烯腈标准曲线

说明：由上图可知，乙腈和丙烯腈在1.0mg/L～500mg/L范围内良好，线性相关系数R＞0.99999。再将绘制标准系列分别拟合低、高浓度标准曲线，在1.0mg/L～50.0mg/L范围内，乙腈和丙烯腈线性良好，线性相关系数R＞0.9999，在10.0mg/L～500mg/L范围内线性良好，线性相关系数R＞0.99999。

3.3 精密度测试

分别对乙腈和丙烯腈浓度为2.67mg/m³、40.0mg/m³、80.0mg/m³，3个浓度的空白气体加标样品重复6次测定。

图5 低浓度6次测定色谱图（2.67mg/m³)

图6 中浓度6次测定色谱图（40.0mg/m³)

图7 高浓度6次测定色谱图（80.0mg/m³)

表3 精密度测定结果

平行样品编号	低浓度（2.67mg/m³)		中浓度（40.0mg/m³)		高浓度（80.0mg/m³)
平行样品编号	丙烯腈	乙腈	丙烯腈	乙腈	丙烯腈	乙腈
c1(mg/m³)	2.72	2.65	39.2	39.0	73.5	73.2
c2(mg/m³)	2.72	2.65	39.3	39.2	73.3	73.0
c3(mg/m³)	2.68	2.62	39.7	39.6	73.2	72.9
c4(mg/m³)	2.70	2.63	39.4	39.2	74.4	74.2
c5(mg/m³)	2.68	2.61	39.5	39.4	74.3	74.0
c6(mg/m³)	2.71	2.63	39.4	39.3	74.7	74.3
样品浓度均值mg/m³	2.70	2.63	39.4	39.3	73.9	73.6
标准偏差S(mg/m³)	0.016	0.016	0.18	0.17	0.59	0.55
RSD(%)	0.60	0.61	0.45	0.42	0.80	0.75

说明：分别对低、中、高不同浓度的空白加标样进行6次平行测定，其样品浓度RSD分别为：丙烯腈：0.45%-0.80%、乙腈：0.42%-0.75%，样品浓度RSD≤0.80%。

3.4 正确度测试

分别对乙腈和丙烯腈浓度为2.67mg/m³、40.0mg/m³、80.0mg/m³，3个浓度的空白气体加标样品重复6次测定。

表4 丙烯腈正确度测定结果

序号	加标量80μg		加标量400μg		加标量800μg
序号	测得量μg	回收率%	测得量μg	回收率%	测得量μg	回收率%
1	81.6	102	392	97.9	735	91.8
2	81.6	102	393	98.3	733	91.7
3	80.5	101	397	99.3	732	91.5
4	81.1	101	394	98.4	744	93.1
5	80.4	100	395	98.9	743	92.9
6	81.2	101	394	98.5	747	93.3

说明：由上表可知低、中、高不同浓度加标结果，丙烯腈的加标回收率范围分别为：100%～102%、：97.9%～99.3%、91.5%～93.3%。

表5 乙腈正确度测定结果

序号	加标量80μg		加标量400μg		加标量800μg
序号	测得量μg	回收率%	测得量μg	回收率%	测得量μg	回收率%
1	79.6	99.5	390	97.6	732	91.6
2	79.5	99.3	392	98.0	730	91.3
3	78.5	98.1	396	98.9	729	91.2
4	78.9	98.6	392	98.1	742	92.7
5	78.2	97.8	394	98.5	740	92.5
6	78.9	98.6	393	98.2	743	92.8

说明：由上表可知低、中、高不同浓度加标结果，乙腈的加标回收率范围分别为：97.8%～99.5%、：97.6%～98.9%、91.2%～92.8%。

3.5 检出限测试

分别对乙腈和丙烯腈浓度为0.27mg/m³、0.80mg/m³2个浓度的空白气体加标样品重复7次测定。

图8 检出限色谱图（无组织）

图9 检出限色谱图（有组织）

表6 检出限测定结果

平行样品编号	无组织30L		有组织10L
平行样品编号	丙烯腈	乙腈	丙烯腈	乙腈
ρ1(mg/L)	1.238	1.279	1.265	1.296
ρ2(mg/L)	1.285	1.268	1.258	1.293
ρ3(mg/L)	1.233	1.258	1.198	1.216
ρ4(mg/L)	1.287	1.253	1.192	1.217
ρ5(mg/L)	1.229	1.265	1.239	1.196
ρ6(mg/L)	1.252	1.236	1.264	1.214
ρ7(mg/L)	1.270	1.253	1.205	1.217
均值X(mg/L)	1.256	1.259	1.232	1.236
采样体积L	30	30	10	10
解吸液体积mL	8.0	8.0	8.00	8.00
c1(mg/m³)	0.330	0.341	1.012	1.037
c2(mg/m³)	0.343	0.338	1.006	1.034
c3(mg/m³)	0.329	0.335	0.958	0.973
c4(mg/m³)	0.343	0.334	0.954	0.974
c5(mg/m³)	0.328	0.337	0.991	0.957
c6(mg/m³)	0.334	0.330	1.011	0.971
c7(mg/m³)	0.339	0.334	0.964	0.974
样品浓度均值mg/m³	0.335	0.336	0.985	0.988
标准偏差Smg/m³	0.006	0.003	0.02	0.03
t(6，0.99)	3.143	3.143	3.143	3.143
MDL(mg/m³)	0.02	0.01	0.08	0.10

说明：由上表可以看出，对于无组织排放监控点空气，采用800mg/200mg活性炭吸附管以0.5L/min流量采样，当采样体积为30L，解吸液体积为8mL时，丙烯腈和乙腈的检出限分别为0.02mg/m³和0.01mg/m³，测定下限分别为0.08mg/m³和0.04mg/m³；对于固定污染源废气，采用800mg/200mg活性炭吸附管以0.5L/min流量采样，当采样体积为10L，解吸液体积为8mL时，丙烯腈和乙腈的检出限分别0.08mg/m³和0.10mg/m³，测定下限分别为0.32mg/m³和0.40mg/m³。

3.6 样品测定

用测定标准系列的相同条件测定样品和空白样品，若样品溶液中目标物浓度超过测定范围，用二硫化碳-丙酮混合溶液稀释后测定。

结果计算公式：

式中：ρi—样品中目标化合物的质量浓度，mg/m³；

ρiA—由标准曲线计算的A段吸附剂中目标化合物i的质量浓度，μg/mL；

ρiB—由标准曲线计算的B段吸附剂中目标化合物i的质量浓度，μg/mL；

VA—解吸A段吸附剂使用的溶剂体积，mL；

VB—解吸B段吸附剂使用的溶剂体积，mL；

V—标准状态（273.15K，101.325kPa）下干气采样体积，L。

图10 样品测定色谱图

表7 样品测定结果

样品编号	丙烯腈	乙腈
空白-A(mg/L)	ND	ND
空白-B(mg/L)	ND	ND
样品-A(mg/L)	ND	0.881
样品-B(mg/L)	ND	ND
样品加标-A(mg/L)	4.856	5.460
样品加标-B(mg/L)	ND	ND
加标量μg	40.0	40.0
加标解吸液浓度(mg/L)	5.0	5.0
加标回收率%	97.1	91.6
采样体积L	30	30
解吸液体积mL	8.0	8.0
样品浓度mg/m³	ND	0.23

说明：ND表示未检出，采集无组织排放点空气样品进行测定，样品测定结果丙烯腈未检出，乙腈检出浓度为0.23mg/m³，加标样品测定加标回收率为丙烯腈97.1%，乙腈91.6%。

4.结论

实验结果显示，乙腈和丙烯腈色谱峰分离度大于1.5，分离良好，峰型尖锐。在1.0mg/L～500mg/L浓度范围内，线性良好，线性相关系数R＞0.99999。精密度测定，样品浓度RSD≤0.80%。准确度测定，加标回收率范围为：丙烯腈91.5%～102%，乙腈91.2%～99.5%。检出限测定，无组织丙烯腈和乙腈分别为0.02mg/m³和0.01mg/m³，有组织丙烯腈和乙腈的检出限分别0.08mg/m³和0.10mg/m³，结果符合标准要求。

采用英国365集团官网气相色谱仪GC6100配置FID检测器搭配ALS6100液体自动进样器，依据方法《固定污染源废气乙腈和丙烯腈的测定活性炭吸附/溶剂解吸-气相色谱法》(HJ37-2026)可以对废气中乙腈和丙烯腈进行检测。

5.注意事项

实验中使用的溶剂和试剂均具有一定毒性，标准溶液配制及样品前处理过程应在通风橱内进行；操作时应按要求佩戴防护器具，避免直接接触皮肤和衣物。

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