تحديد البنزين، التولوين، الإيثيل بنزين، والزيلينات في النفايات الصلبة بواسطة كروماتوغرافيا الغاز

أصبح تلوث النفايات الصلبة تحديًا كبيرًا في مجال حماية البيئة. تشكل مركبات BTEX (مثل البنزين، التولوين، إيثيل البنزين، إلخ)، كملوثات عضوية نموذجية، تهديدات كبيرة للبيئة البيئية وصحة الإنسان بسبب سميتها العالية، وقابليتها العالية للحركة، ومخاطرها المحتملة المسببة للسرطان. لا تنبع هذه الملوثات فقط من الإنتاج الصناعي والنفايات البلدية، ولكن يمكنها أيضًا دخول البيئة من خلال التخلص من النفايات في مدافن النفايات، أو تراكم النفايات، أو التعامل غير السليم معها، مما يؤدي إلى تلوث التربة والمياه الجوفية والنظم البيئية المحيطة. لذلك، يعد الكشف الدقيق عن مركبات BTEX في النفايات الصلبة أمرًا بالغ الأهمية.

تشير هذه الورقة إلى "النفايات الصلبة - تحديد مركبات BTEX - طريقة التبخير/الكروماتوغرافيا الغازية" (HJ 975-2018) وتستخدم جهاز Wayeal للكروماتوغرافيا الغازية GC6100 المزود بكاشف FID وعينة تبخير للكشف عن مركبات BTEX في النفايات الصلبة.

الكلمات المفتاحية: BTEX، التبخير، كروماتوغرافيا الغاز، كاشف FID، النفايات الصلبة.

1. طريقة التجربة

1.1 تكوين الأجهزة

الجدول 1 قائمة تكوين جهاز الكروماتوغرافيا الغازية

1.2 المواد التجريبية والمعدات المساعدة

محلول قياسي مرجعي لـ 8 مركبات BTEX في الميثانول (1000 ميكروغرام/مل): محلول قياسي معتمد تجاريًا، مخزن في حاويات محكمة الإغلاق في ظروف مظلمة في درجات حرارة أقل من 4 درجات مئوية.

محلول عمل قياسي 1 لـ 8 مركبات BTEX في الميثانول (10 ميكروغرام/مل):قم بسحب 100 ميكرولتر بدقة من المحلول القياسي المرجعي وقم بتخفيفه إلى 10 مل بالماء. قم بالتحضير طازجًا قبل الاستخدام.

محلول عمل قياسي 2 لـ 8 مركبات BTEX في الميثانول (100 ميكروغرام/مل):قم بسحب 1000 ميكرولتر بدقة من المحلول القياسي المرجعي وقم بتخفيفه إلى 10 مل بالماء. قم بالتحضير طازجًا قبل الاستخدام.

الميثانول:درجة كروماتوغرافية

حمض الفوسفوريك:درجة GR

رمل الكوارتز: 0.30-0.85 مم (50-20 شبكة). يتم تسخينه في فرن حرارة عند 400 درجة مئوية لمدة 4 ساعات، ثم يتم نقله إلى زجاجة ذات سدادة أرضية للتخزين المختوم بعد التبريد.

كلوريد الصوديوم: درجة GR (يتم تسخينه في فرن حرارة عند 400 درجة مئوية لمدة 4 ساعات قبل الاستخدام، ثم يتم نقله إلى زجاجة ذات سدادة أرضية وتخزينه في مجفف للتطبيق اللاحق).

محلول كلوريد الصوديوم المشبع: قم بقياس 500 مل من الماء، وأضف حمض الفوسفوريك قطرة قطرة لضبط درجة الحموضة ≤ 2، وأضف 180 جرامًا من كلوريد الصوديوم، وقم بإذابة المزيج جيدًا. قم بالتخزين في درجات حرارة أقل من 4 درجات مئوية.

الغاز الحامل:نيتروجين عالي النقاء

مولد الهيدروجين

مولد الهواء

عينة تبخير أوتوماتيكية بالكامل: دقة التحكم في درجة الحرارة تبلغ ±1 درجة مئوية.

قوارير التبخير: قوارير تبخير زجاجية (20 مل).

1.3 شروط الاختبار

1.3.1 الشروط المرجعية لعينة التبخير

درجة حرارة التوازن بالتسخين: 95 درجة مئوية

وقت التوازن بالتسخين: 50 دقيقة

درجة حرارة صمام الحقن: 100 درجة مئوية؛

درجة حرارة خط النقل: 110 درجة مئوية؛

حجم الحقن: 1.0 مل (حلقة كمية).

1.3.2 الشروط المرجعية لجهاز الكروماتوغرافيا الغازية

عمود الكروماتوغرافيا: عمود شعري من الشمع، 30 متر * 0.32 مم * 0.5 ميكرومتر.

البرمجة الحرارية: درجة حرارة العمود الأولية 40 درجة مئوية، استمر لمدة 5 دقائق؛ ثم زادت إلى 90 درجة مئوية بمعدل 5 درجات مئوية/دقيقة واستمر لمدة 5 دقائق.

معدل تدفق العمود: 2 مل/دقيقة

درجة حرارة منفذ الحقن: 200 درجة مئوية

درجة حرارة الكاشف: 250 درجة مئوية

معدل تدفق الهواء: 300 مل/دقيقة

معدل تدفق الهيدروجين: 40 مل/دقيقة.

معدل تدفق التعويض: 25 مل/دقيقة.

الحقن المنقسم: نسبة الانقسام 10:1.

1.4 تحضير المحلول

محاليل عمل قياسية خطية لـ BTEX

أضف 2 جرام من رمل الكوارتز و 10 مل من محلول كلوريد الصوديوم المشبع على التوالي في 7 قوارير تبخير. ثم أضف 0 ميكرولتر، 5 ميكرولتر، 10 ميكرولتر، 20 ميكرولتر من محلول العمل القياسي 1 (10 ميكروغرام/مل) و 5 ميكرولتر، 10 ميكرولتر، 40 ميكرولتر من محلول العمل القياسي 2 (100 ميكروغرام/مل) على التوالي في كل قنينة مقابلة. أغلق على الفور لتحضير سلسلة قياسية بكتل مركبات مستهدفة تبلغ 0 ميكروغرام، 0.05 ميكروغرام، 0.10 ميكروغرام، 0.20 ميكروغرام، 0.50 ميكروغرام، 1.00 ميكروغرام، و 4.00 ميكروغرام على التوالي.

2. النتيجة والتجربة

2.1 التحليل النوعي للعينات القياسية

الشكل 1 مخطط كروماتوغرافي لمحلول BTEX القياسي (1.00 ميكروغرام)

الجدول 2 المعلمات الكروماتوغرافية لمحلول BTEX القياسي (1.00 ميكروغرام)

ملاحظة: كما تظهر المخططات الكروماتوغرافية أعلاه، تتجاوز دقة الفصل بين جميع قمم مكونات BTEX 1.5، مما يلبي متطلبات التطبيقات التحليلية.

2.2 خطي

الشكل 2 منحنى BTEX القياسي ومعامل الارتباط

ملاحظة: كانت مستويات التركيز لمنحنى العمل القياسي لـ BTEX في هذا الاختبار 0 ميكروغرام، 0.05 ميكروغرام، 0.10 ميكروغرام، 0.20 ميكروغرام، 0.50 ميكروغرام، 1.00 ميكروغرام، و 4.00 ميكروغرام. أظهرت جميع مكونات BTEX خطية ممتازة مع معاملات ارتباط >0.999، مما يلبي متطلبات التطبيقات التحليلية.

2.3 الدقة

الشكل 3 مخططات كروماتوغرافية للتكرار لـ BTEX في عينة النفايات الصلبة (0.025 مجم/كجم)

الشكل 4 مخططات كروماتوغرافية للتكرار لـ BTEX في عينة النفايات الصلبة (0.100 مجم/كجم)

الشكل 5 مخططات كروماتوغرافية للتكرار لـ BTEX في عينة النفايات الصلبة (0.500 مجم/كجم)

الجدول 3 المعلمات الكروماتوغرافية لـ BTEX في عينات النفايات الصلبة

ملاحظة: تم إجراء ستة تحديدات مكررة على عينات قياسية مختلطة من BTEX عند مستويات تركيز تبلغ 0.025 مجم/كجم و 0.100 مجم/كجم و 0.500 مجم/كجم. كانت الانحرافات المعيارية النسبية (RSD) 1.1-2.4% و 1.2-2.4% و 0.8-1.6% على التوالي. أظهرت جميع القمم الكروماتوغرافية انحرافات نسبية تتوافق مع المتطلبات القياسية.

2.4 LOD

الشكل 6 مخططات كروماتوغرافية لحد الكشف عن BTEX في عينة النفايات الصلبة (0.025 مجم/كجم)

الجدول 4 حدود الكشف عن الطريقة والحدود الدنيا للقياس لمكونات BTEX

تم إجراء ثمانية حقن مكررة لمحلول مركب البنزين (0.025 مجم/كجم) في عينات النفايات الصلبة. تشير الحسابات إلى أنه عندما يكون حجم عينة النفايات الصلبة 2 جرام، فإن حد الكشف عن هذه الطريقة يتراوح من 0.001 إلى 0.004 مجم/كجم، ويتراوح الحد الأدنى للقياس من 0.004 إلى 0.016 مجم/كجم، مما يلبي المتطلبات القياسية.

2.5 اختبار العينة

المعالجة المسبقة للعينة: أضف 2 جرام من عينة النفايات الصلبة و 10 مل من محلول كلوريد الصوديوم المشبع في قنينة تبخير. أغلق القنينة على الفور وقم بالتذبذب عند 150 دورة/دقيقة لمدة 10 دقائق باستخدام هزاز ترددي. بعد ذلك، قم بإجراء التحليل باستخدام عينة التبخير.

الشكل 7 مخطط كروماتوغرافي لتحليل عينة النفايات الصلبة

ملاحظة: بعد إجراءات المعالجة المسبقة القياسية، تم تحليل عينة النفايات الصلبة بعد أخذ العينات. لم يتم الكشف عن مركبات BTEX في عينة النفايات الصلبة.

2.6 اختبار الاسترجاع

الجدول 5 المعلمات الكروماتوغرافية لـ BTEX في النفايات الصلبة

ملاحظة: تم إجراء ثمانية اختبارات مكررة على عينات النفايات الصلبة التي تحتوي على تركيزات منخفضة ومتوسطة وعالية من BTEX. استوفت معدلات الاسترجاع لجميع مكونات BTEX المتطلبات القياسية.

3. الخلاصة

استخدمت هذه الطريقة جهاز Wayeal للكروماتوغرافيا الغازية GC6100 المزود بكاشف FID وعينة تبخير لتحديد BTEX في النفايات الصلبة. أظهرت النتائج التجريبية أن الفصل بين جميع قمم مكونات BTEX تجاوز 1.5، مما يلبي المتطلبات التحليلية. عندما تراوحت تركيزات منحنى العمل القياسي من 0.05 إلى 4.0 ميكروغرام، أظهرت جميع مكونات BTEX خطية ممتازة مع معاملات ارتباط >0.999، مما يلبي المتطلبات التحليلية. امتثلت دقة الطريقة وحدود الكشف ومعدلات الاسترجاع للمواصفات القياسية. بعد المعالجة المسبقة، لم يتم الكشف عن مركبات BTEX في عينات الاختبار، مما يشير إلى نتائج طبيعية. يوضح هذا أن الطريقة التي تستخدم جهاز Wayeal GC6100 تفي بمتطلبات تحديد BTEX في النفايات الصلبة.

4. الانتباه

تصنف المذيبات والمعايير المرجعية المستخدمة في التجربة على أنها مواد كيميائية خطرة. يجب إجراء جميع إجراءات تحضير المحلول والمعالجة المسبقة للعينة داخل غطاء الدخان. يجب على المشغلين ارتداء معدات الحماية الشخصية المختبرية المناسبة حسب الحاجة، وتجنب أي تلامس مع الجلد والملابس.