MOF-5富集浓缩-热脱附-气相色谱质谱联用测定空气中的甲醛

摘要

甲醛作为重要的空气污染物，已经被世界卫生组织(WHO)及美国环境保护局(EPA)确定为致癌、致畸形物质以及重要的环境污染物。甲醛广泛的应用于工业生产中，存在于室内空气中，也是对流层大气中最丰富的羰基化合物，其产生的自由基可以诱发光化学烟雾。要了解空气中甲醛的污染现状，需要建立准确可靠的分析测试方法。
　　 现有的空气中甲醛的测定方法主要有分光光度法和色谱法。分光光度法存在着干扰物质多、显色不稳定等缺点。而色谱法往往采用衍生试剂衍生，利用高效液相色谱(HPLC)或气相色谱(GC)分析测定衍生物的方法，此类方法虽然灵敏度高，但是会频繁的使用有机溶剂且商品化的涂有衍生剂的小柱衍生后不能重复使用，分析成本较高。
　　 固体吸附-热脱附-气相色谱/质谱联用(TD-GC/MS)测定挥发性有机物(VOCs)已得到广泛的应用。该方法将采样管进行热解析，无需使用有机溶剂，并且采样管可重复使用，操作简便，对一般VOCs的检测限可达ppb(v/v)级。但是由于甲醛属于低沸点、小分子、极性的挥发性有机物，因此现有的常规固体吸附剂如Tenax、石墨化碳黑、碳分子筛等对其吸附效果较差。
　　 金属-有机骨架多孔材料(MOFs)是近些年发展起来的利用有机配体与金属离子间的金属-配体络合作用而自组装形成的超分子微孔网络结构材料。具有比表面积大、热稳定性好且可根据需要控制孔道形态和大小等优点，在催化、分离、气体储存等众多领域均有诱人的前景。
　　 本研究对比了MOF-5与Tenax TA、Carbograph1TD、Carbosieve1000等常规吸附剂对甲醛的吸附效果，证明MOF-5对甲醛有更好的富集效果，色谱检出峰面积是Carbosieve1000的6倍左右；建立了以MOF-5为固体吸附剂富集浓缩甲醛-热脱附-气相色谱/质谱联用的分析方法，方法的检出限为3.8μg/m3，定量限为13μg/m3(采样体积2 L时)，RSD为2.8％～5.3％。最后测试了室内空气、环境空气、汽车尾气等实际样品，并用美国EPA TO-11方法对结果进行了验证。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

第一节 空气中甲醛的来源与危害

第二节 空气中甲醛的分析方法

第三节 固体吸附—热脱附—气相色谱/质谱法(TD—GC/MS)

第四节 金属有机多孔骨架材料—MOFs

第五节 研究的目的及内容

第二章 MOF—5的合成与表征

第一节 MOF—5的合成

第二节 MOF—5的表征

第三章 各种吸附剂对于甲醛富集效果的比较研究

第一节 固体吸附剂

第二节 吸附剂富集甲醛的对比实验

3.2.1 材料与试剂

3.2.2 老化采样管

3.2.3 吸附剂空白实验

3.2.4 采样袋空白试验

3.2.5 配制标准气体

3.2.6 各种吸附剂对比试验

第三节 结果与讨论

第四章 MOF—5富集浓缩甲醛—TD—GC/MS分析方法研究

第一节 采样条件优化

4.1.1 吸附剂量

4.1.2 采样流速

第二节 分析特征量研究

4.2.1 标准曲线

4.2.2 检出限(LOD)

4.2.3 穿透体积(Breakthrough Volume)

4.2.4 样品保存时间

4.2.5 重复使用次数实验

第五章 MOF—5为吸附剂测定空气中的甲醛

第一节 室内空气中甲醛的测定

第二节 环境空气中甲醛的测定

第三节 汽车尾气中甲醛的测定

第六章 结论

参考文献

致谢