丙烯氧化法生产丙烯酸的废气多采用催化焚烧法进行无害化处理,经焚烧炉焚烧后,废酸在近1000℃的高温下转变成二氧化碳和水蒸气排入大气中[1]。如果废气中有机物质含量过高,则说明生产工艺不完善,另外还会导致废气焚烧不彻底,从而造成大气污染。测定废气中有机物质含量对控制生产工艺、减轻或消除大气污染有很大帮助。笔者用纯水直接吸收采样,选用FFAP毛细管色谱柱,FID检测器,以外标法对废气吸收液进行定量[2],建立了气相色谱法测定丙烯氧化生产丙烯酸尾气中丙烯醛、乙酸、丙烯酸含量的方法,该方法未见报道。
1实验部分
1.1主要仪器与试剂
气相色谱仪:Agilent7820A型,安捷伦科技(中国)有限公司;色谱工作站:EZChromEliteCompact型,安捷伦科技(中国)有限公司;流量计:DC–1C–M型,量程为0~105L,精度为0.005L,附温度计(精度为0.1℃),日本品川Shinagawa公司;电子天平:ML204型,梅特勒–托利多仪器(上海)有限公司;微量进样针:1μL;气体吸收管:150mL;丙烯酸、冰乙酸、丙烯醛:分析纯;氢气、氮气:纯度均不小于99.999%,经分子筛和硅胶净化;空气:经分子筛和硅胶净化;实验用水为去离子水。
1.2色谱条件
色谱柱:FFAP(30m×0.53mm,1μm);检测器:FID;检测器温度:220℃;气化温度:200℃;程序升温:120℃保持2min,以20℃/min的速率升至180℃,保持5min;载气:氮气,流量为30mL/min;进样量:0.3μL;进样方式:分流进样,分流比为1∶10。
1.3实验方法
将1只装有50mL纯水的吸收瓶接入气体流量计,采集尾气100L,将吸收液转入100mL容量瓶中,用纯水定容至标线,同时记下采样温度,以气相色谱法分析,用外标法对样品中的丙烯酸、乙酸、丙烯醛进行定量。
2结果与讨论
2.1色谱分析条件
为了缩短分离时间,本实验采用FFAP毛细管色谱柱。在其它实验条件不变的情况下,分别改变载气流速和柱温进行试验,结果发现,当载气流速为30mL/min,柱温采用程序升温(如1.2色谱条件)时,色谱峰型理想。采用Agilent7820A型气相色谱仪说明书中推荐参数,*佳燃气及助燃气流速分别为30,400mL/min。
2.2色谱图
在1.2色谱条件下,丙烯酸、乙酸、丙烯醛标准溶液和尾气样品的色谱图分别见图1和图2。
2.3精密度试验
取2份废气样品,重复测定废气吸收液中丙烯酸、乙酸、丙烯醛含量5次,测定结果列于表1。由表1可知,测定结果的相对标准偏差为0.97%~2.63%,说明该方法精密度较高。
2.4检出限
对混合标准溶液进行5次重复进样,测得丙烯酸、乙酸、丙烯醛的峰面积结果列于表2。根据检出限计算公式[3]D=2N/S(N为噪声信号,S为检测器灵敏度),计算得到3种被测组分检出限分别为0.025,0.033,0.031mg/m3,低于文献[4]中的数值,说明该方法具有较高灵敏度。
2.5加标回收试验[5]
采用标准加入法[6],在废气吸收液中加入一定量的丙烯酸、乙酸、丙烯醛进行测定,测定结果列于表3。由表3可知,该方法的加标回收率为98.29%~103.60%,表明方法准确度较高。
3结语
采用直接吸收法吸收丙烯氧化生产丙烯酸产生废气中的丙烯酸、乙酸、丙烯醛,用气相色谱进行检测,外标法定量,该方法具有灵敏度高、简便、准确的特点,能满足分析检测的要求。