化工废水中氯苯胺的气相色谱分析应用

王新江

(浙江康牧药业有限公司，浙江 嵊州 312400)

引 言

随着我国经济的快速发展，工业生产也步入快车道，使各类化工产品的生产速度呈几何式增长，因此在整个社会中，化工产品的使用变得更为普遍，并成为当前人类生活中的重要组成部分。但随之而来的则是逐年递增的废水排放问题，给环境治理带来较大的压力。废水中含有大量的有机物，如酚类、多环芳香烃和苯胺类等化合物，其中，氯苯胺属于一种常见的中间体，其商业名为扫弗特，化学名称为2,6-二乙基-N-(丙氧基乙基)-氯乙酰苯胺，在化工、纺织和药品类行业常有应用，是一种低毒性的化工产品[1]。因此，各种化工行业的外排水中，氯苯胺的含量应该得到严格控制，避免其对环境造成污染，给环境治理带来危害。

1 化工废水分析方法及现状

在目前废水中氯苯胺的方法主要包括液相色谱法[2]、分光光度法[3]和气相色谱法[4]，其中液相色谱法容易受到酚类化合物的干扰，不利于分析精度；分光光度法容易受到废水物质的吸光度影响，分析结果稳定性较差。因此目前大都应用气相色谱分析方法用于分析废水中的氯苯胺含量。该方法可以有效实现样品中组分的分离、识别和分析，具有较高的组分分离能力和定量灵敏度。

在应用气相色谱分析方法处理废水样品时，通常需要检测器的配合，常见的检测器包括氢火焰检测器、电子检测器，氮磷检测器等。市面应用最广的分析方法一般是采用填充柱分离，氢火焰检测器检测。虽然该方法对于废水中氯苯胺分析的结果稳定性较好，但是分析周期跨度较大，难以在化工废水分析中大面积推广。为提升废水中氯苯胺分析检测效率，本文应用大口径弹性石英毛细管柱分离，同时结合电子捕获检测器和氮磷检测器，可以得到较好的分析结果，其分析时间、效率同时得到提升。

2 气相色谱技术

气相色谱技术主要原理是利用流动相的动力能量，将分析样品送入色谱柱内，然后同色谱柱里面的固定相发生吸附-脱附作用，不同的化学组分从色谱柱内脱附的时间不同，从而就能够有效分析样品内的不同组分。该技术可以较好地分析出样品中的各种组成组分，具有效率高、精度高、可操作性强的特征，能够应用较少的样品就可对样品中的组分实现定量定性分析。

在利用气相色谱技术分析样品时，需要根据实际情况有选择性地选取合适的进样方式，例如对于组分浓度高的样品，可以直接开展色谱分析，对于部分组分浓度低的样品，难以直接应用气相色谱分析，需要对样品进行浓缩后间接分析。

3 实验部分

3.1 实验仪器与试剂

气相色谱仪：HP-5890A气相色谱仪；

试剂:HP-17，HP-1，HP-20M;

色谱柱型号：10 m×530 μm×2.0 μm，10 m×530 μm×2.65 μm，10 m×530 μm×1.33 μm；

其他：二次蒸馏水，甲醇，氯苯胺(94%)。

3.2 标准溶液配制

首先准备好符合标准的氯苯胺溶液，将该溶液和一定的甲醇混合，在100 mL的量具中进行定容，然后采用二次蒸馏水逐步稀释，最后配制好既定标准的溶液。

4 分析流程

选取本地区某化工厂的外排水作为分析样品，同时需要加盐酸使得样品pH值小于2，然后拧紧样品的瓶盖进行低温保存。采样完成后，为保证分析结果的准确性，在2 d之内完成相关分析工作。在进行样品中氯苯胺和其他干扰物质分离时，要根据实验条件对色谱进行优化，尤其是需要合理科学地选择色谱柱、载气流量等参数进行测试调整，从而建立适合本次分析的色谱条件。

4.1 氮磷检测器检测

由氯苯胺的化学结构可知，氯苯胺的分子结构中含有一个氮原子，结合氮原子化学特征，该物质能够在NPD中会表现出相应的化学响应。

HP-1色谱柱柱温选择：起始温度为180 ℃，随后的温度以每分钟增加20 ℃作为标准，柱温的截至温度控制在250 ℃，并保持恒温维持2 min。然后应用PND检测器进行进样，进样的温度控制在220 ℃。载气(高纯氮气)流量维持在每分钟15.5 mL，燃气(氢气)的流量则需要保持在每分钟3.5 mL左右，空气流量速度则需要维持在110 mL/min。

4.2 HP-17色谱柱

为维持分析的均衡和稳定，该色谱柱的相关参数条件和HP-1色谱柱一致。

氯苯胺的三种异构体都含有苯环的氮原子，这些基团在ECD上均可以产生响应，因此可以应用ECD来分析检测氯苯胺。

4.3 HP-20M色谱柱

柱温选择：起始温度为150 ℃，随后的温度以每分钟增加10 ℃作为标准，柱温的温度控制在170 ℃，并保持恒温维持1 min。然后再次以每分钟60 ℃的速度升温至截至温度210 ℃。应用PND检测器进行进样，进样的温度控制在220 ℃，检测温度定在320 ℃。载气(高纯氮气)流量要维持在每分钟17.4 mL。

4.4 HP-17色谱柱

柱温选择：起始温度为220 ℃，随后的温度以每分钟增加10 ℃作为标准，柱温控制在170 ℃，并保持恒温维持1 min。然后再次以每分钟60 ℃的速度升温至截至温度210 ℃。应用PND检测器进行进样，进样的温度控制在220 ℃，检测温度定在320 ℃。载气(高纯氮气)流量要维持在每分钟18.1 mL。

5 结果及讨论

5.1 不同条件下氯苯胺的分析结果

在进行完上述4类实验后，用二次蒸馏水将配置的标准溶液稀释为不同参数的溶液，溶液质量浓度分别为4.4、8.8、13.2、17.6、22.0 mg/L。最后将配置好的系列溶液导入两种检测器中的色谱柱进行测定，则最终测定结果如表1所示。

表1 4种气相色谱下氯苯胺分析结果

5.2 不同检出限、精密度和加标回收率

为得到更好的检出限，同时得到更为准确的精密度，在实际检测工作中以高出2倍本地信号值作为氯苯胺的检出限，在检测中运用平行测定变异系数，为保持检测稳定性，测定过程均重复9次以上。经统计可知，上述两种检测方法的变异系数均小于10.6%。

5.3 应用说明

本文所应用的色谱测试流程，是针对化工废水中氯苯胺测试样品，如果需要开展其他样品的检测，可以根据需求和条件，对其中的参数条件进行调整，避免干扰条件对分析结果的影响。