CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM
2.5. Phân tích BTEX
2.5.4. Quy trình phân tích BTEX bằng GC-MS
2.5.4.1 Quy trình phân tích
Phạm vi áp dụng: Phương pháp dùng để xác định các hydrocacbon thơm như benzen, toluen, etylbenzen, xylen (bao gồm các đồng phân p-, m-, o-) trong mơi
trường khơng khí.
Phương pháp tham chiếu: Phương pháp phân tích này tham chiếu theo NIOSH 1501.
Quy trình xử lý mẫu khí thực: Mẫu thực thu được trong các ống than hoạt tính SKC được giải hấp bằng 1mL dung dịch cacbon đisunfua (CS2). Các bước giải hấp gồm:
+ Bước 1: Dùng kìm bẻ vỡ ống than, cho nhanh tồn bộ lượng than hoạt tính vào lọ đựng mẫu dung tích 5mL chứa sẵn 1 mL dung môi CS2 rồi đậy bằng nắp PTFE.
+ Bước 2: Lắc nhẹ lọ đựng mẫu bằng máy lắc Labnet VX100 trong 3 phút rồi để yên trong 30 phút (Hình 2.11).
+ Bước 3: Sử dụng xilanh 1mL hút dung dịch sau giải hấp và đựng trong lọ dung tích 1mL rồi đậy bằng nắp PTFE, cuốn giấy parafin để tránh thất thoát mẫu rồi đem phân tích bằng GC-MS.
Hình 2.11: Giải hấp mẫu thực chứa BTEX bằng dung môi CS2
Chương trình chạy sắc ký GC – MS + Nhiệt độ buồng bơm mẫu: 220oC + Chương trình nhiệt độ: 40o
C (8 phút), 10oC/phút, 120oC, post run time 220oC (5 min). Thời gian cắt dung mơi: 3 phút.
Hình 2.12: Chương trình nhiệt độ GC-MS
+ Khí mang: He, tốc độ dịng khí qua cột 1,5 mL/phút + Thể tích tiêm mẫu: 3 μL
+ Chế độ bơm mẫu: khơng chia dịng. 40 40 40 120 220 220 0 50 100 150 200 250 0 5 10 15 20 Nh iệt độ ( oC) Thời gian (phút) Chương trình nhiệt độ
Độ tin cậy của phương pháp lấy mẫu
Qua các thông số thu được, phương pháp xác định BTEX là có đủ điều kiện về kỹ thuật để xác lượng vết hợp chất BTEX trong mẫu mơi trường khơng khí. Các thơng số xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp được tổng hợp như sau:
+ Tính đặc hiệu: Tại thời gian lưu của benzen có tín hiệu nhiễu do hàm lượng benzen có trong dung mơi CS2 và sẽ được loại trừ khi tính tốn kết quả phân tích. Tại thời gian lưu của Toluen, etyl benzen, p-xylen, m-xylen, o-xylen khơng có hiệu tượng nhiễu đường nền đối với mẫu khảo sát.
+ Tính tuyến tính: R2 = 0,998. + Độ thu hồi: lớn hơn 90%.
+ Độ lặp lại: Hệ số biến thiên CV nhỏ hơn 10%. + Độ không đảm bảo đo: nhỏ hơn 10%.
+ Giới hạn phát hiện của thiết bị (Intrument limit of detection – IDL): trong khoảng 0,02 ÷ 0,07 ng.
+ Giới hạn phát hiện của mẫu (Sample limit of detction – SDL): trong khoảng 2,7 ÷ 11 ng.
Thời gian lưu của các chất BTEX trong mẫu chuẩn và mẫu thực
Trong điều kiện phân tích, thời gian lưu của từng chất riêng rẽ được dùng để định lượng từng chất trong hỗn hợp BTEX chuẩn và trong mẫu thực. Trên sắc đồ phân tích hỗn hợp chuẩn BTEX, thời gian lưu của các chất lần lượt là: Benzen (3,78 phút), Toluen (5,72 phút), Etyl benzen (8,98 phút), p-Xylen 9,18 phút, o-Xylen 9,40 phút; m-Xylen 10,70 phút.
2.5.4.2 Dựng đường chuẩn
Tiến hành pha lỗng chất chuẩn BTEX bằng dung mơi CS2 ta thu được nồng độ các chất chuẩn BTEX trong bảng 2.6:
Bảng 2.3: Nồng độ các chất chuẩn BTEX Nồng độ Nồng độ (ppb) M1 M2 M3 M4 M5 M6 Benzen 46,8 156,1 356,8 557,5 936,6 1561,0 Toluen 26,6 88,6 202,4 316,2 531,3 885,5 Etyl benzen 48,1 160,3 366,4 572,5 961,8 1603,0 p-Xylen 45,6 151,9 347,2 542,5 911,4 1519,0 o-Xylen 45,7 152,3 348,0 543,8 913,5 1522,5 m-Xylen 39,9 133,0 304,0 475,0 798,0 1330,0
Phân tích 6 mức chuẩn BTEX trong các mẫu nêu trong bảng 2.5 để xây dựng đường ngoại chuẩn. Sau khi chiết mẫu thực trong 1 mL CS2, bơm 3μL mỗi mức chuẩn trên vào hệ thống GC-MS. Kết quả thu được dùng để xây dựng đường ngoại chuẩn y = b + ax. Trong đó y là số đếm diện tích pic, x là nồng độ chất chuẩn: benzen, toluen, etylbenzen, xylen. Dựa trên đường ngoại chuẩn sẽ xác định được nồng độ của mỗi chất BTEX trong mẫu thực.
Bảng 2.4: Phƣơng trình đƣờng ngoại chuẩn của các hợp chất BTEX
TT Tên chất Phƣơng trình đƣờng chuẩn R2
1 Benzen y = 90,0x + 6474,6 0,9982 2 Toluen y = 2204,8x + 4376,2 0,9986 3 Etyl benzene y = 1454,4x - 22308,0 0,9993 4 p-xylene y = 1168,2x – 14208,0 0,9992 5 o-xylene y = 1085,4x – 414,0 0,9999 6 m-xylene y = 1173,3x – 11092,0 0,9993
Hình 2.13: Đường ngoại chuẩn của benzen
Đường ngoại chuẩn của các hợp chất khác trong họ các chất BTEX được mô tả ở phần phụ lục.