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非甲烷总烃3分（内容丰富） 编辑词条

非甲烷总烃摘要

非甲烷烃

非甲烷烃(NMHC)通常是指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物(其中主要是C2～C8)，又称非甲烷总烃。大气中的NMHC超过一定浓度，除直接对人体健康有害外，在一定条件下经日光照射还能产生光化学烟雾，对环境和人类造成危害。

监测环境空气和工业废气中的NMHC有许多方法，但目前多数国家〔1，2〕采用气相色谱法。由于直接测定NMHC所用仪器价格昂贵，因此我们采用双柱双氢火焰离子化检测器气相色谱法分别测出总烃和甲烷的含量，两者之差为NMHC的含量。在规定的条件下所测得的NMHC是于气相色谱氢火焰离子化检测器有明显响应的除甲烷外碳氢化合物总量，以碳计。

总碳氢化合物目前有两种表示方法，一种是包括甲烷在内的碳氢化合物；另一种是除甲烷以外的碳氢化合物。大气中碳氢化合物大部分是甲烷，其浓度范围为1.5～6mg/m3，由于当严重污染的时候，大量增加的是甲烷以外的碳氢化合物，因此测定不包括甲烷的碳氢化合物是有实际意义的。碳氢化合物的理化性质依碳数和键的结构形式不同而不同。常温下低碳数烃(C1～C4)为气体，中碳数烃(C5～C15)为液体，高碳数烃(C16以上)为固体。大多数碳氢化合物不易溶于水，而易溶于有机溶剂。

碳氢化合物是炼油装置中的高温裂解和催化裂解、炼焦和汽车废气的产物。也存在于天然气、油田气中。对大气造成污染的一般是具有挥发性的碳氢化合物。目前引起人们注意的是大气中二氧化氮与碳氢化合物在紫外光照射下，经复杂的光化学反应所产生的光化学烟雾，它对人体的粘膜有强烈的刺激作用。

碳氢化合物的测定方法主要是气相色谱法。采用特异性色谱柱进行C1～C5范围内16～18种不同碳氢化合物的分离测定。由于仪器灵敏度限制，通常需用一个冷阱，经过浓缩，然后进行分离和测定。也有的用总碳氢分析器进行连续测定，其范围除一般碳氢化合物外，还包括了醛、醇等有机化合物，测定结果以甲烷表示。

总烃及非甲烷烃的测定是用前置柱先将CO、CH4与其他高沸点成分(C2～C8)相分离，然后用反冲技术将前置柱已分离的成分切换到色谱柱上，分别得出CH4、CO(先经转变为CH4)和其他碳氢化合物的谱峰。另取气样不经分离，用空柱送到火焰离子化检测器，直接测出总碳氢化合物(含CH4)。然后从总碳氢化合物浓度中减去甲烷浓度，得到不包括甲烷的总烃浓度。氢火焰检测器所测的碳氢化合物(C1～C8)为总烃，以甲烷计。

编辑摘要

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1热解吸进样－气相色谱法

2直接进样－气相色谱法1

编辑本段|回到顶部热解吸进样－气相色谱法 (一)原理

碳氢化合物(C2～C8)在低温下浓缩于耐火砖硅藻土上，然后解吸导入气相色谱仪，再经玻璃微球分离，用氢火焰离子化检测器测定。其浓度用正戊烷计算。

(二)仪器

(1)气相色谱仪 附氢火焰检测器。

(2)玻璃配气瓶 20L，体积应校正。

(3)注射器 50μl，1ml及10ml、100ml，体积刻度应校正。

(4)除水管 长20cm，内径3cm，内装50g粒状无水碳酸钾，用前需加热150℃去除甲醇、乙醇及丙酮等杂质。

(5)除碳酸管 长20cm，内径3cm，内装30g细粒状碱石棉。

(6)小型除水管 长6cm，内径1cm，内装5g粒状无水碳酸钾。

(7)U型浓缩管 见图6－1，为长30cm，内径2cmU型玻璃管，内装30～60目的硅藻土耐火砖或6201担体。

(8)色谱柱 长2m、内径3mm的不锈钢柱，内装60～80目的玻璃微球。

(9)色谱进样管 见图6－2，内装1g硅藻土耐火砖。

(10)电加热器 用于U型浓缩管和色谱进样管的加热。

(11)致冷器 容积为(5～10)L的中型保温瓶，内装液氧，用于U型浓缩管致冷。容量为1L的小型保温瓶，内装液氧，用于色谱进样管致冷。

(12)真空泵 抽气流量30L/min。

(13)麦氏真空计。

(14)干式流量计(干式煤气表)。

(15)控温仪(0～300℃)。

(16)真空三通活塞。

(17)去烃装置 一根内径1cm，长23cm的不锈钢管，内装直径约2mm的金属钯粒。一端和直径3mm的不锈钢预热管相接，另一端与采样系统相接。然后放在管式电炉中，用以除去氮气中烃类化合物。见图6－3左侧虚线部分。

(三)试剂

(1)无水碳酸钾 三级。

(2)碱石棉。

(3)硅藻土耐火砖 30～60目，Chromosor B，或用20～40目6201色谱担体。

(4)正戊烷。

(5)液态氧 盛于15L的杜拉瓶中。

(6)正戊烷标准气体 用大瓶子配气法(见第五章第一节)配制已知浓度的标准气体。使用时，用100ml注射器抽取大瓶中气体，用去烃氮气逐级稀释成所需浓度的标准气体。

(四)采样

采样前要将浓缩采样系统用高纯氮气经过除烃装置吹洗20min(见图6－3)。吹洗时，U型浓缩管和色谱进样管均需套上加热器，并于150℃进行。

采样时，将浓缩采样系统(去掉前边的除烃装置)放在采样地点，按下面步骤采样。

(1)把U型浓缩管浸在液氧的中型保温瓶中，转动三通活塞13、14、15，使气样经过浓缩管再与真空泵相通(即图6－3实线箭头所示方向)。启动真空泵，以10L/min流量采样100L。记录采样时的气温和大气压力。采样后转动活塞15，切断气路，以防真空泵油回流。然后，关闭真空泵。

(2)将色谱进样管浸在盛有液态氧的小保温瓶中，转动三通活塞13、14、15，使U型浓缩管、色谱进样管和真空泵相通(图6－3虚线箭头所示方向)。撤去套在U型浓缩管外面的中型保温瓶2～3min非甲烷总烃废气处理，待U型浓缩管温度上升到接近室温时，再把加热器套在U型浓缩管上，加热至300℃，启动真空泵，当真空度达13Pa或更低时，抽气7min，将样品转移到色谱进样管中。转动活塞15，切断气路，并关闭真空泵。

(3)转动色谱进样管的活塞，切断与外界的通路，卸下含样品的色谱进样管和小保温瓶一同带回实验室待分析。

(五)分析步骤

1.气相色谱测试条件

分析时，应根据气相色谱仪的型号和性能，制定能分析碳氢化合物(C2～C8)的最佳测试条件。

色谱柱：柱长2m，内径3mm不锈钢柱，内装60～80目的玻璃微球。

柱温：105℃。

汽化室温度：115℃。

检测室温度：115℃。

载气(N2 )流量：20ml/min。

氢气流量：50ml/min。

2.绘制标准曲线和测定校正因子

在作样品测定的同时，绘制标准曲线或测定校正因子。

(1)绘制标准曲线 分别量取100m1 0.016～0.32mg/m3浓度范围内4个浓度点的正戊烷标准气体，另取除烃的氮气作为零浓度气体。分别将各浓度点标准气体通过六通阀和气体定量进样管进样，按气相色谱最佳测试条件测定，分别得各个浓度点的色谱峰和保留时间，每个浓度点重复三次测定，测量峰高(mm)或峰面积的平均值(mm2)。记录分析时气温和大气压力，计算各个浓度点标准气的进样量(μg)。以标准气体含量(μg)为横坐标，对应的平均峰高(mm)或峰面积A(mm2)为纵坐标，绘制标准曲线，并计算回归线的斜率。以斜率的倒数作为测定样品中正戊烷的计算因子Bg(μg/mm或μg/mm2)。

(2)测定校正因子 在测定范围内，可用单点校正法求校正因子。在样品测定同时，分别取100ml零浓度气和与样品热解吸气浓度相接近的正戊烷标准气体，通过六通阀和气体定量进样管，按气相色谱最佳测试条件进样测定，得色谱峰和保留时间，各重复做三次新型气体报警器，得峰高(mm)或峰面积(mm2)的平均值和保留时间，根据分析时气温和大气压力，计算标准气的进样量(μg)。按下式分别计算正戊烷的校正因子。

式中f——校正因子，μg/mm或μg/mm2；

cs——标准气体的含量，μg；

As——标准气体的平均峰高或峰面积，mm或mm2；

A0——零浓度气的平均峰高或峰面积，mm或mm2。

3.样品测定

将采有样品的色谱进样管和色谱仪的六通阀联好，将进样管的U部分放在加热器内，于100℃加热解吸3min，先旋开进样管活塞，再转动六通阀，用载气将样品热解吸气带进色谱柱，按气相色谱最佳测试条件进行测定。用保留时间确认总烃，得样品色谱峰高或峰面积(mm或mm2)。每个样品重复做三次，取其平均值。

在样品测定的同时，取零浓度气，按相同操作步骤作空白测定。

(六)计算

1.标准曲线法

式中c——空气中总碳氢化合物(以正戊烷表示)的浓度，mg/m3；

A——样品气体色谱峰高或峰面积的平均值，mm或mm2；

A0——零浓度气色谱峰高或峰面积的平均值，mm或mm2；

Bg——用标准气体制备标准曲线得到的计算因子，μg/mm或

μg/mm2；

Eg——由实验确定的浓缩和热解吸平均效率；

V0——换算成标准状况下的采样体积，L。

2.单点校正法

式中f——用单点校正法得到的校正因子，μg/mm或μg/mm2；

其他符号同上式。

(七)说明

(1)检出限和测定范围 本法若浓缩100L气样(以正戊烷计)最低检出浓度为1×10-5mg/m3；可测浓度范围为(1.6×10-5～3.2×10-4)mg/m3。

(2)样品的定性和定量 样品的保留时间约为1min40s并且解析效果很好。经第二次解析检查未发现有任何峰形出现。这也进一步说明方法的可靠性。另外浓缩管也是一次就可以解吸完全，经检查也未发现再有物质进入色谱进样管而出现峰形。

(3)浓缩样品100L，比浓缩100ml样品要提高1000倍。因此就可把体积比为10-9的样品浓缩为10-6来进行测定，甚至可使样品浓缩到数十以至数百个10-6体积比，因而大大提高分析的灵敏度和可靠性。把标准和样品均经过相同条件进样测定，其系统误差就可消除，而得到可靠结果。

(4)低温吸附采样，是浓缩微量烃类物质的重要方法，其浓缩条件如表6－2。其中硅藻土耐火砖和液态氧是一组应用广泛效果较好的低温采样物质。

(5)大气中约含有百分之几的水分和0.03%以上的CO2，需要在色谱分析前去除，但要注意不把被测物质去掉。曾试用几种脱水剂，实验表明无水碳酸钾性能最好。

(6)色谱进样管，采样后应在常温下放置或保存，低温时真空活塞脂易固化，会造成气密不良而损失试样。真空活塞脂宜在(50～60)℃下涂沫。

(7)浓缩采样系统反复使用，尤其在采集高浓度的样品后会受到污染，造成分析结果不稳定。因此，用后要在加热条件下通纯氮或净化空气处理。另外，还要注意把清洁地区和污染地区所用的色谱采样管加以区别使用。

(8)使用液态氧要注意安全，以免发生烫伤或因落入有机物而着火。

编辑本段|回到顶部直接进样－气相色谱法1 (一)原理

以净化除烃空气为载气，使空气中烃类化合物分两路注入并联色谱柱。一路通过空柱进入氢焰离子化检测器测定总烃(以甲烷计)；另一路通过GDX－502柱进入氢焰离子化检测器测定甲烷。总烃中减去甲烷即得非甲烷总烃的含量，分析流程见图6－4。

(二)仪器

(1)气相色谱仪 配有氢焰离子化检测器。

(2)色谱柱

①空柱：内径4mm，长2m不锈钢管柱，用于测定总烃。

②GDX-502柱：长2m，内径4mm不锈钢管柱，内装GDX－502(60～80目)，用于测定甲烷。

(3)催化除烃反应管 长120mm，内径8～9mm不锈钢管内装数克钯/6201催化剂，在进气管前接1m长，内径为4mm的不锈钢预热管。

(4)空气过滤净化器 净化管内分别装硅胶，5A分子筛(球或棒状)、碱石棉。

(5)注射器 1ml、100ml，体积刻度应校正。

(6)管形电炉 最高使用温度不小于500℃非甲烷总烃废气处理，可自动控温。用于催化除烃反应管加热。

(7)六通进样阀(色谱仪专用)。

(三)试剂

(1)GDX－502(60～80目)。

(2)变色硅胶。

(3)碱石棉。

(4)5A分子筛。

(5)钯/6201催化剂 取一定量的氯化钯(PdCl2)，在酸性条件下用去离子水将其溶解。溶液用量要能浸没10g 60～80目6201担体为宜。放置2h，在轻轻搅拌下将其蒸干，然后装入U型管内，置于加热炉中，在100℃通入空气烘干30min。再升温至500℃灼烧4h，然后将温度降低至400℃，用氮气置换10min后，再通入氢气还原9h。再用氮气置换10min。即得到黑褐色钯－6201催化剂。

(6)高纯氢 纯度99.999%

(7)除烃净化空气空气 经硅胶、5A分子筛、碱石棉过滤净化后导入管式电炉加热450～500℃范围的催化除烃反应管，流出气即为除烃空气。(总烃含量小于0.01mg/m3)。

(8)甲烷标准气 钢瓶装7.14mg/m3(0℃，101.3kPa)，中国计量科学院产。使用时，用100ml注射器逐级用净化去烃空气稀释成0.36～7.14mg/m3的甲烷标准气体。

(四)采样

用100ml注射器抽取现场空气，冲洗注射器3～4次，然后采气样100m1，密封进气口，垂直放置，带回实验室分析。样品应在12h之内测定。

(五)分析步骤

1.气相色谱分析条件

(1)总烃色谱测试条件

色谱柱：柱长2m，内径4mm不锈钢空柱。

柱温：70℃。

汽化室温度：130℃。

检测室温度：130℃。

载气：除烃空气，55ml/min。

氢气流量：65ml/min。

助燃空气流量：600ml/min。

(2)甲烷色谱测试条件

色谱柱：柱长2m，内径4mm不锈钢柱，内装GDX－502环氧乙烷检测仪，通氮气在100℃老化24h。

柱温：70℃。

汽化温度：130℃。

检测室温度：130℃。

载气：除烃空气45ml/min。

氢气流量：高纯氢气65ml/min。

助燃气流量：空气600ml/min。

2.绘制标准曲线和测定校正因子

在作样品测定的同时，绘制标准曲线或测定校正因子。

(1)总烃标准曲线绘制和校正因子测定

①绘制标准曲线：用净化去烃空气将已知浓度甲烷钢瓶气体逐级稀释配制浓度为0.36～7.14mg/m3范围内4个浓度点甲烷标准气，另取净化去烃空气为零浓度点气。取各个浓度点标准气体，通过六通阀和1.0ml气体定量管，按测定总烃气相色谱最佳测试条件进样测定，得各个浓度点的色谱峰和保留时间，每个浓度点重复进样3次，测量峰高的平均值。以甲烷含量(μg)为横坐标，平均峰高(mm)为纵坐标，绘制总烃标准曲线，并计算回归线的斜率。以斜率倒数作为样品的计算因子，Bs(μg/mm)。

②测定校正因子：在测定范围内，可用单点校正法求校正因子，在样品测定的同时，分别取净化去烃的零空气和与样品浓度相接近的标准气体，通过六通阀和1.0ml气体定量管，按气相色谱最佳测试条件进样测定，重复做三次，得峰高的平均值和保留时间。按下式计算校正因子

式中f——校正因子，μg/mm；

cs——标准气体中甲烷的含量，μg；

hs——标准气体的平均峰高，mm；

h0——零空气的平均峰高，mm。

(2)甲烷标准曲线绘制和校正因子的测定准确量取1.0ml浓度范围为0.36～7.14mg/m3的5个浓度点甲烷标准气体和以净化除烃空气为零浓度点气，分别同总烃的操作步骤，按测定甲烷的色谱条件，绘制甲烷的标准曲线或测定甲烷的校正因子。

3.样品测定

分别取气样通过六通阀和1.0ml气体定量管，按各自的色谱最佳测试条件进样测定总烃和甲烷，得色谱峰，重复3次测定，以保留时间定性和峰高定量。记录分析时气温和大气压力。

(1)定性

①总烃定性：样品经1ml定量管，通过六通阀进入色谱仪空柱，总烃只出一个峰，不能将样品中的各种烷烃、烯烃、芳香烃以及醛、酮、醇等有机物分开(见图6－5)。

②甲烷定性：样品经1ml定量管，通过六通阀进入色谱仪GDX－502柱时，空气峰及其他烃类与甲烷均分开(见图6－6)。

(2)定量

①总烃定量：测量总烃平均峰高，以标准曲线法或单点校正法定量。

②甲烷定量：测量甲烷平均峰高，以标准曲线法或单点校正法定量。

(六)计算

1.标准曲线法

式中c——空气中总烃或甲烷浓度(以甲烷计)，mg/m3；

h——样品气体色谱峰高的平均值，mm；

h0——零空气色谱峰高的平均值，mm；

Bs——用标准气体绘制标准曲线得到的计算因子非甲烷总烃废气处理，μg/mm；

V0——标准状况下进样体积，ml。

2.单点校正法

式中f——用单点校正法得到的校正因子，μg/mm；

其他符号同上式。

编辑词条

开放分类：环境化学

参考资料1. 孙文鉴等.居住区大气中非甲烷总烃质量浓度测定——气相色谱法

2. 环保工作者实用手册

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