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行業(yè)應(yīng)用

香精香料工廠污水成分鑒別儀器整體方案

時間:2016-9-28 10:04:47      閱讀:1823

概述

隨著人們生活水平的提高,香精香料被大量用在化妝品、香水、洗滌用品、除味劑、牙膏、食品飲料、藥品等產(chǎn)品中。香精香料在人們的生活中越來越密不可分。但香精生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一定量的廢水,這類廢水里面可能有香料、降解物、衍生物等,成分非常復(fù)雜。里面有各種醇、醛、酸、酯、酚、雜環(huán)化合物等。

香精廠的污水和別的化工廠的污水有所不同,主要是清洗車間設(shè)備、容器等帶來的各種香料等成分,不能直接排放到市政污水收集管網(wǎng),必須經(jīng)過專門處理之后達標(biāo)才能排放。要想更好的進行香精香料污水的處理凈化,就必須了解其組成是什么,那些化合物及其含量情況。本文僅鑒定揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機化合物,未涉及無機物部分。

本文采用吸附攪拌子(SBSE)提取香精香料廢水成分,大體積冷卻進樣口PTV熱脫附TDU氣相色譜質(zhì)譜法分析鑒定廢水成分;由于香精香料廢水的成分極為復(fù)雜,無法在一根柱子上面完全分離,多組分共流峰非常多,所有利用Amdis質(zhì)譜解卷積軟件識別拆分共流出色譜峰,得到更純凈的質(zhì)譜圖,更利于下一步質(zhì)譜檢索的工作;并結(jié)合保留指數(shù)校正使質(zhì)譜檢索結(jié)果更為準(zhǔn)確。

試驗部分

1.儀器與裝置

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,帶有德國Gerstel的MPS TX多功能自動進樣系統(tǒng),德國Gerstel的CIS4大體積分流/不分流進樣口和TDU熱脫附單元,整合FID檢測器,同時帶德國Gerstel毛細(xì)管柱分流裝置。

吸附攪拌子(PDMS, 0.10mmX10mm,Gerstel)。

2.樣品和標(biāo)樣

樣品:取自某香精香料工廠的廢水原水,用活性菌(微生物)處理后的污水和實驗室普通自來水。

化合物標(biāo)準(zhǔn)品,C6-C30正構(gòu)烷混合標(biāo)準(zhǔn)物

3.GC/MS條件

3.1 色譜條件:

色譜柱:VF-Waxms (30m×0.25 mm ( i.d.)×0.25μm)毛細(xì)管柱;

升溫程序:40℃保持2 min,以5 ℃/min升至230℃,保持30 min;

載氣(He, 純度99.999%以上)流速1.8 mL/min;

進樣口:PTV大體積冷進樣口,溫度10℃-250℃, 15℃/S;

TDU:25-200℃, 100℃/min, 不分流,傳輸線溫度:260℃

檢測器:FID,氫氣:30ml/min, 空氣:350ml/min, 尾吹:30ml/min N2, 溫度:270℃。

3.2質(zhì)譜條件: 

電子轟擊(EI)離子源;電子能量70eV;傳輸線溫度280℃;離子源溫度230℃;四級

桿溫度150℃;SCAN掃描范圍:29-500;EMV:1498V。

4.樣品的提取處理及分析方法

樣品的提取處理:

電子天平精確稱取6.0g左右水樣品,加適當(dāng)內(nèi)標(biāo)物(本實驗加入100-1000ppb(ug/kg)的內(nèi)標(biāo)物。內(nèi)標(biāo)物暫不公布),放入磁力攪拌子,提取1小時。用超純水沖洗干凈,用干凈的餐巾紙吸干,放入熱脫附的小管,運行序列。

在分析樣品前,和樣品分析完全相同的條件下,用0.05%的C6-C30的正構(gòu)烷標(biāo)樣注射到GCMS,獲得正構(gòu)烷的保留時間,用于計算保留指數(shù)。分析樣品后,用軟件計算樣品各個組分的保留指數(shù),并和標(biāo)樣的保留指數(shù)對比來,結(jié)合質(zhì)譜來定性。事先也用同樣方法測定標(biāo)樣的保留指數(shù)備用。并在相同條件下測定化合物的FID校正因子備用,少數(shù)無校正因子的化合物用校正因子為1來進行計算含量。

5.結(jié)果與討論

1 實驗結(jié)果

污水樣品如果用一般的液液萃取, 使用溶劑量大,費時間;如果用固相微萃取,難以得到較準(zhǔn)確的定量,如果使用固相萃取,時間可能要長一些,步驟多一些。這些提取方法有一定的不足之處,提取效果差,費事耗時,靈敏度低等。用磁力吸附攪拌子(SBSE)提取廢水樣品,簡單方便,靈敏度高,有利于廢水里面化合物的提取。

經(jīng)過熱脫附解析后,進入大體積冷阱進樣口,進行GC進行分離。用一根毛細(xì)管通過分流器分流后分別進入MSD和FID。這樣一次同時得到總離子色譜圖TIC和FID色譜圖兩個結(jié)果,方便定性和定量。即用GC-MS的TIC定性,GC-FID定量。同時得到TIC和FID的色譜圖。

從三種水的總離子色譜圖可以看出,污水原水的有機物的成分極為復(fù)雜,污水經(jīng)過活性微生物處理后除內(nèi)標(biāo)峰大之外,其它污水原水中絕大部分峰已經(jīng)消失,極少數(shù)峰含量也已經(jīng)降低到很小了,已經(jīng)比較“干凈”了,而自來水沒有什么峰(只有有少量SBSE涂層脫落引起的硅氧烷醇等本底)。

2數(shù)據(jù)處理

先用Amdis質(zhì)譜數(shù)據(jù)解卷積處理質(zhì)譜數(shù)據(jù),減少本底干擾,對共流出峰拆分,提取出大峰下面的峰或隱藏在里面的色譜峰。同時用Amdis的MSL質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫和工作站的PBM(L)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索,并結(jié)合保留指數(shù)來鑒定峰。所有保留指數(shù)均由標(biāo)準(zhǔn)樣品測定。極少數(shù)沒有保留指數(shù)的化合物,參照其它資料和以往的經(jīng)驗,在保證良好匹配度的情況下確認(rèn)。用MS定性鑒定香氣化合物,用GC-FID色譜圖的內(nèi)標(biāo)法來半定量計算含量(少數(shù)未測定校正因子化合物采用1作為校正因子計算)。

3異構(gòu)體

許多香料成分異構(gòu)體或多異構(gòu)體和雜質(zhì),例如佳樂麝香,檀香803,Iso E Super,己基桂醛,二氫茉莉酮酸甲酯等,需要對里面的主峰,主要異構(gòu)體及雜質(zhì)分辨提出了,對照原料,最后相加得到總量計算。

4共流峰

由于香精香料廢水的成分極為復(fù)雜,無法在一根柱子上面完全分離,多組分共流峰非常多,所有利用Amdis質(zhì)譜解卷積軟件識別拆分共流出色譜峰,得到更純凈的質(zhì)譜圖,更利于下一步質(zhì)譜檢索的工作。

5污水及處理后河自來水成分對比

從此污水原水中共鑒定出400多種和香精香料有關(guān)的有機化合物。里面幾乎涵蓋日化和食品香精香料相關(guān)的主要化合物,里面有各種醇、醛、酸、酯、酚、雜環(huán)化合物等,以及衍生物、反應(yīng)物等。例如芳樟醇、薄荷腦、二氫月桂烯醇、苯甲醛、己酸、乙酸芳樟酯、苯甲酸芐酯、柳酸芐酯、各種內(nèi)酯、Iso E Super、各種麝香、各種檀香化合物、DEP、苯酚、吡嗪、硫化合物等。含量從不足1個ppb到7個ppm。而處理后的污水的最高含量16種的含量最高的僅幾個ppb。而由于篇幅所限,未列出所有化合物。

6由于此污水樣品成分極為復(fù)雜,濃度范圍寬,從不足1個ppb到7個ppm,處理后污水樣的濃度有特別低,必須有靈敏度高簡便的提取檢測方法。本實驗沒有使用一般費溶劑耗時的液液萃取,定量難的固相微萃取,已經(jīng)固相萃取等提取方法。而采用用磁力吸附攪拌子(SBSE)提取廢水樣品,簡單方便,靈敏度高,有利于廢水里面化合物的提取。但對于處理后的污水,由于其濃度極低,峰型較好,而對于污水原水的稍有過載,峰型不是很好,應(yīng)減少樣品量或適當(dāng)稀釋來提取可能更好些。

(內(nèi)容參考儀器信息網(wǎng))


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