气质联用法检测煤气化废水中酚类化合物

王春俊

（河南省冶金研究所有限责任公司，河南郑州 450053)

气质联用法检测煤气化废水中酚类化合物

王春俊

（河南省冶金研究所有限责任公司，河南郑州 450053)

在煤气化处理中，废水中通常都含有大量的酚类化合物，组分相对复杂，对于环境的危害巨大，需要做好相应的检测和处理。采用气质联用法可以对水样中的酚类化合物进行定性定量分析，为废水的处理提供参考依据。结合气质联用法的原理，通过相应的实验，对其在煤气化废水中酚类化合物检测中的应用进行了分析和讨论。

气质联用法；煤气化废水；酚类化合物；检测

在对煤炭资源的开发利用中，气化工艺是一种非常有效的工艺技术，主要是将煤或者煤焦作为原料，以氢气、氧气等作为气化剂，在高温环境下通过相应的化学反应，将煤或者煤焦中的可燃部分转化为气体燃料。不过在这个过程中，会产生含有大量酚类化合物的废水，如何对其进行有效处理，减少污染问题，是煤化工行业需要深入研究的课题。

1 气质联用法概述

气质联用法是气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）的简称，其基本原理，是将气相色谱仪和质谱仪连接在一起，以计算机技术为依托，实现联用分析，在复杂组分的鉴定与分离中应用广泛，不仅分辨率高，而且灵敏性好，常用于药物生产、农药残留检测、环境质量检测等领域，是当前最为成熟的两谱联用技术。

现阶段，在煤气化废水酚类化合物检测中，比较常用的方法包括气相色谱法、分光光度法以及溴量法等，但是这些方法存在着各种各样的问题，如前处理流程繁琐，测定流程复杂等，缺乏实用性。对此，可以利用水与丙酮的互溶性，将含有酚类化合物的水样加入到丙酮溶剂中，充分混合后，以无水硫酸钠小柱除水，丙酮洗脱，然后直接利用气质联用法，就可以进行分析。相比较传统方法，这种方法前处理更加简单，能够同时针对煤气化废水中8种酚类化合物进行检测，效率极高。

2 实验部分

2.1 试剂仪器

在实验中使用的试剂包括丙酮、无水硫酸铜以及8种酚类化合物，如2，3-甲基苯酚、邻苯二酚、苯酚等。使用的仪器包括了气质联用仪（安捷伦GC/MSD 7890B-5977A），色谱柱（Rtx-5MS）。

2.2 分析参数

气相色谱分析参数：以氦气作为载体，流速0.8mL/min，采用分流进样模式，比例为1∶5，进样口温度150℃，初始柱温60℃，保持60s，然后按照5℃/min的速度，上升到150℃，保持120s。

质谱分析参数：选择EI离子源，在Scan模式下，扫描时间为3～16min，溶剂延迟2.5min，扫描范围35～250。而SIM模式下，质谱条件需要满足表1的要求。

表1 SIM模式下质谱条件

2.3 样品处理

为了方便检测和处理，需要对样品进行前处理，可以直接将样品与丙酮混合后，去除混合溶液中的水分。这里选择某煤制天然气公司生产中产生的酚水，在5mL丙酮中加入样品0.2mL，均匀混合，然后在10mL注射器中，铺上一层滤膜，选择玻璃纤维材质，清洁后加入2g无水硫酸钠（分析纯，同时在650℃高温下加热4h），再次加入一层滤膜，以丙酮溶液预清洗。在制备好的无水硫酸钠小柱中，分次加入酚水混合液，以丙酮清洗，定容到25mL。样品前处理的目的，是将原本存在于废水中的酚类化合物转移到丙酮溶剂中，去除其中的水分。

2.4 定性分析

应该明确，煤气化处理中，会产生多种多样的酚类化合物，其组分相对复杂，需要利用质谱仪对水样进行定性分析。设置Scan扫描模式，得到酚类物质的总离子色谱图（见图1）。对比8种含量较高的酚类物质质谱谱图，可以对样品的成分进行定性。

图1 酚类物质总离子色谱图

2.5 定量分析

结合定性分析方法，进行SIM扫描方法的构建，配制8种酚类物质的混合标准溶液，将质量浓度控制在0.2、1、5、10、20mg/L。利用峰面积进行定量，可以得到标准曲线[2]，具体如表2所示。

3 结果与讨论

3.1 前处理方法优化

从保证方法有效性和可用性的角度，对前处理方法进行优化，以实际样品的质量浓度为参照，针对每一种酚类物质，

都配置空白加标溶液，将质量浓度全部控制在200mg/L；对取样量以及无水硫酸钠用量同样进行了优化，经试验，当取样量超过0.4mL时，无水硫酸钠的需求量较大，而且会导致峰形严重变宽，因此这里将取样量控制在0.2mL。依次采用不同含量的无水硫酸钠进行样品脱水处理，结果表明，当用量低于1.5g时，脱水不完全，存在柱流失问题；当用量超过3g时，无水硫酸钠的回收率会有所下降。最终，将无水硫酸钠的用量确定为2g。

表2 8种酚类物质的线性范围、保留时间和线性方程

3.2 方法可靠性分析

取空白水样，依次以标准加入法添加质量浓度25、100、200mg/L，得到的回收率与相对标准偏差如表3。可以看出，8种酚类物质的回收率与相对标准偏差良好，表明前处理方法可靠[3]。

表3 8种酚类物质的回收率与相对标准偏差（n=3）

4 结论

将酚水加入丙酮溶剂中，以自制无水硫酸钠小柱去除其中的水分，结合气质联用法，可以同时对8种酚类物质进行分析。相比较传统方法，该方法的前处理更加方便，可靠性也更好，在含酚废水中酚类化合物的测定方面有着良好的适用性。

[1] 李道震.影响煤气化废水中酚类物质萃取的因素分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（5）：15.

Determination of Phenolic Compounds in Coal Gasification Wastewater by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Wang Chun-jun

In the coal gasification treatment，the waste water usually contains a large number of phenolic compounds，the components are relatively complex，great harm to the environment，need to do the appropriate detection and treatment.The qualitative and quantitative analysis of phenolic compounds in water samples can be used to provide reference for the treatment of wastewater.In this paper，combined with the principle of GC/MS，the application of phenolic compounds in coal gasification wastewater was analyzed and discussed by the corresponding experiment.

GC/MS；coal gasification wastewater；phenolic compounds；determination

O657.63；X832

A

1003–6490（2017）11–0013–02

2017–09–16

王春俊（1986—），男，河南新乡人，助理工程师，主要研究方向为水中有害物质检测。