工作场所空气中乙醇胺的测定方法论文

2024-09-19 14:03:55 来源: 作者:liziwei
摘要:文章以硅胶管采集,甲醇溶剂解吸,苯甲醛衍生后衍生物为2-苯亚甲基氨基乙醇,氢火焰离子化检测器检测,以保留时间定性,峰面积定量建立了一套工作场所空气中乙醇胺的气相色谱分析方法。结果显示:乙醇胺在12.43~248.6μg/mL范围内线性关系良好,相关系数0.999 7,检出限0.23µg/mL,定量下限0.93µg/mL。按采样体积1.5 L计算,最低检出浓度0.15 mg/m3,最低定量浓度0.62 mg/m3,精密度1.0%~4.0%,解吸效率92.7%~101.0%,采样效率97.4%,常温下样品保存
摘要:文章以硅胶管采集,甲醇溶剂解吸,苯甲醛衍生后衍生物为2-苯亚甲基氨基乙醇,氢火焰离子化检测器检测,以保留时间定性,峰面积定量建立了一套工作场所空气中乙醇胺的气相色谱分析方法。结果显示:乙醇胺在12.43~248.6μg/mL范围内线性关系良好,相关系数0.999 7,检出限0.23µg/mL,定量下限0.93µg/mL。按采样体积1.5 L计算,最低检出浓度0.15 mg/m3,最低定量浓度0.62 mg/m3,精密度1.0%~4.0%,解吸效率92.7%~101.0%,采样效率97.4%,常温下样品保存>7d。该分析方法各项指标均满足国家相关标准要求、高效便捷、对设备损伤小、推广性强。
关键词:乙醇胺;硅胶管;气相色谱;衍生;分析检测
引言
乙醇胺为环氧乙烷的衍生物,是一种伯胺有机化合物,又称2-氨基乙醇或2-羟基乙胺,化学式为C2H7NO,相对分子质量为61.10,CAS号为141435,极性较强,能溶于丙酮、乙醇、水等。在室温下为无色透明的黏稠液体,通常以蒸气态和气溶胶态存在于工作场所空气中。其主要存在于化工原料中,可经过多种途径进入人体,主要伤害人体的靶向器官(如肝脏、肾脏),对眼睛和皮肤具有刺激。我国已将其列入工作场所空气中职业接触限值有害因素,其他国家还未制定乙醇胺的职业接触生物限值。空气检测是生物检测的基础,完整的职业卫生评价应需要空气检测和生物检测的结合。
目前常用的检测方法有气相色谱法、离子色谱法。张健等使用离子色谱法测定空气中的乙醇胺,该方法采样效率高、稳定性好,能满足国家标准的限值要求,但是需要阳离子分析系统,这套系统成本高、推广性不强。杨光使用装有10 mL无水乙醇的大型气泡吸收管采集空气中乙醇胺,该方法虽然避免了上述问题,但是乙醇很容易挥发,给采样和保存运输造成困难,并且其蒸汽易损坏采样设备,但没有提及如何在低温下采样。闫慧芳提及使用硅胶管采集,加入HCl和NaOH解吸,在pH值>9的条件下测定,该方法不仅增加了样品保存的难度、操作较繁琐,且经过多次实验,并不能很好地复现该方法。国家标准GBZ/T 300.139—2017《工作场所空气有毒物质测定第139部分:乙醇胺》规定的测定方法为硫酸溶液吸收气相色谱法,该方法使用的树脂键合相-聚乙二醇丁二酸玻璃柱是一款填充柱,较难获得,且当前主流的设备多配套毛细管柱,而使用毛细管色谱柱时,水和酸对色谱柱和NPD检测器都会造成不可逆的损伤,并且重复进样发现,色谱峰拖尾严重,基线漂移大。本文使用硅胶管采样、甲醇解吸、苯甲醛衍生、气相色谱法对工作场所空气中乙醇胺的检测方法进行了改进。
1材料与方法
1.1仪器与试剂
气相色谱仪(日本岛津制作所GC-2030),FID检测器;双路恒流空气采样器(无锡启沃环境科技有限公司,QW600D),流量范围0.02~0.60 L/min;溶剂解吸型硅胶管(200/100 mg,江苏南通金南玻仪五金厂);乙醇胺(精科精细化工研究所99.5%);甲醇(上海安谱HPLC),苯甲醛(麦克林GC)。
溶液配制:取一支5 mL容量瓶,加入少量甲醇后称重,加入100µL乙醇胺,再次称重,前后称量之差为124.32 mg,用甲醇定容至刻度,贮备液浓度为24.86 mg/mL。再移取100µL至1.0 mL甲醇中,配制成使用液浓度2 486μg/mL。
1.2仪器条件
石英毛细管色谱柱(DB-1 30 m×320µm×0.5µm);进样量1µL;分流比10∶1;进样口温度250℃;柱箱温度:100℃保持2 min,10℃/min速率升至180℃;检测器FID温度为300℃;载气流量2.0 mL/min;氢气流量32 mL/min;空气流量200 mL/min;基线13μV。
1.3标准系列配置
按照表1配置标准系列,定容体积为1 mL,再加入10µL苯甲醛,衍生后按照上述色谱条件测定。以测得峰面积对相应的乙醇胺的浓度(μg/mL)绘制标准曲线。
1.4试验方法
采集工作场所空气中乙醇胺,以0.1 L/min流量采集15 min空气样品,采样体积1.5 L。采样后,立即封闭硅胶管两端,置清洁容器中运输和保存。同时制备样品空白,即将硅胶管带至采样点,除不连接空气采样器采集空气样品外,其余操作同样品。
将样品的前、后段硅胶分别转入溶剂解吸瓶中,各加入1.00 mL甲醇,盖紧瓶塞,不时振摇,解吸30 min后,再加10µL苯甲醛,摇匀,衍生20 min后上机测定。用测定标准系列的操作条件测定样品溶液和样品空白溶液,测得的峰面积值由标准曲线得样品中乙醇胺的浓度(μg/mL)。
2检测结果
2.1方法的选择
本试验对比了FID和NPD两种检测器对乙醇胺的响应,发现都无法得到满意的峰形,并且出峰非常不稳定,而用苯甲醛进行衍生,衍生物为2-苯亚甲基氨基乙醇,在两种检测器上都能得到较好的响应,在FID上的信号值相对NPD较小。但是NPD检测器使用范围不如FID广,使用和维护都较繁琐、成本也更高,根据GBZ 2.1—2019《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》的限值,FID也远远能满足对检出限的要求,所以综合考虑,选择用苯甲醛衍生,FID检测器检测。
解吸溶剂方面,选择了甲醇、丙酮、水和稀硫酸。实验结果显示水和稀硫酸都不能得到较好的色谱峰,对气相色谱仪的损伤较大,并且随着进样次数的增加需要频繁进行维护;丙酮和甲醇都能作为较好的溶剂,本研究选择甲醇作为解吸液,如图1和图2所示。
2.2标准曲线和检出限
结果表明,乙醇胺在12.43~248.60μg/mL范围内线性关系良好,线性回归方程为y=2 268x+5 683,相关系数0.999 7。按试验方法,对10支含量为2.49μg空
白加标样品进行测定,并配制浓度为2.49μg/mL的标液进行单点校正。根据《职业卫生标准制定指南》中5.6.2方法,计算出检出限0.23µg/mL,定量下限0.93µg/mL,按采样体积1.5 L计算,最低检出浓度0.15 mg/m3,最低定量浓度0.62 mg/m3。
2.3精密度和解吸效率
在硅胶管中分别加入1.5µL、4.0µL、10.0µL的乙醇胺贮备液各6支,放置过夜,按样品处理方法进行测定。低、中、高样品加标含量为37.30µg、99.46µg、248.6µg。测定值计算批内精密度和解吸效率,结果如表2所示。批内精密度1.0%~3.1%,解吸效率92.7%~101%。
按照上述步骤再制备含量为62.16µg、136.8µg、223.8µg加标样,分三天进行处理和测定,每天测定低、中、高含量样品各2支,计算批间精密度,结果如表3所示。批间精密度2.1%~4.0%。
2.4样品稳定性
准备24支硅胶管,各加入2.0µL乙醇胺贮备液,加标浓度为49.73µg/mL。样品在室温下密闭放置,分别在当天、第3天、第5天、第7天各取6支测定,计算下降率,下降率≤10%的天数为稳定时间,结果如表4所示。由此可见,乙醇胺样品在室温下至少可保存7天。
2.5采样效率测定
在10 L气袋中配置高、低2个浓度的乙醇胺标准气。串联两根硅胶管以0.1 L/min流量采集15 min,各采样3次,分别测定前后硅胶管中乙醇胺浓度,计算采样效率,结果如表5所示。
式中:K为采样效率(%);m 1为第一个空气收集器测得的待测物量(µg);m2为第二个空气收集器测得的待测物量(µg)。
2.6现场实验
采用该方法对常熟某化学品公司进行工作场所乙醇胺的采样,检测结果显示该公司反应制造工作场所平滑剂投料岗、平滑剂下料岗和危化仓库乙醇胺测定值都低于最低定量浓度,表明该企业操作工接触乙醇胺的浓度均不超过职业接触限值。
3结语
本实验建立了工作场所空气中乙醇胺的气相色谱检测方法,使用硅胶管采集后,选择1 mL甲醇作为解吸液,再加入10µL苯甲醛与乙醇胺衍生为2-苯亚甲基氨基乙醇,经过验证该方法各项指标都满足国家标准要求,并且处理方便、采样效率和灵敏度高,重复性好,对涉及的仪器和试剂都较容易获得,具有很好的推广性。
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