專利名稱：生物氣中硅含量的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)氣體中有害物質(zhì)的測定方法，尤其是其中的硅氧烷含量的
測量方法，具體地說是一種生物氣中硅含量的測量方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，在沼氣、垃圾填埋氣等氣體中含有一類揮發(fā)性氣態(tài)含硅有機(jī)物，在這類 氣體中，其分子式中的硅原子含量從1個硅原子到6個硅原子，分子結(jié)構(gòu)有環(huán)狀和直鏈結(jié) 構(gòu)，稱為硅氧烷氣體。硅氧烷氣體主要來源于化妝品和潤膚品通過垃圾或污水進(jìn)入垃圾填 埋場或污水處理廠，進(jìn)而通過有機(jī)物的降解與垃圾填埋氣或沼氣一并形成氣態(tài)物質(zhì)并混合 與垃圾填埋氣或沼氣中。當(dāng)垃圾填埋氣或沼氣被集中收集燃燒利用時，這類硅氧烷氣體通 過高溫燃燒形成堅硬的氧化硅結(jié)垢附著在發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)或鍋爐的換熱管束壁面上，不 僅降低了換熱效率，還會對運動部件造成磨損和碰撞損傷。 由于硅氧烷氣體的濃度很低，給采樣和測量帶來很大困難，為此研究新的高效快 速的測量方法對保障各類用氣設(shè)備的完全運行十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有的生物氣中硅氧烷氣體測量難度大的問題，發(fā)明一種基于
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的生物氣中硅含量的測量方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種生物氣中硅含量的測量方法，其特征是 首先，將生物氣通入有機(jī)溶劑吸收液中，利用吸收液將生物氣中的各類硅氧烷氣
體溶解在吸收液中，在吸收過程中使吸收液冷卻至ot:以下；所述的吸收液為醇類中的甲
醇、乙醇或異丙醇、醚類或脂肪烴類中的環(huán)己烷，環(huán)戊烷，正己烷或石油醚； 其次，將上述吸收有各類硅氧烷氣體的吸收液直接注入氣質(zhì)聯(lián)用分析儀中進(jìn)行分
析； 第三，分析過程中，控制氣質(zhì)聯(lián)用分析儀的參數(shù)為 氣相色譜條件為色譜柱DB-5MS或HP-5MS毛細(xì)管柱30mX0. 25mm(I. D.)X0.25iim(膜厚)；程序升溫50。C保持1分鐘，而后以l(TC /min速度升至290°C，
保持10分鐘；進(jìn)樣量1.0i!L;分流比為10 : 1或無分流進(jìn)樣；載氣為高純氦氣，流速為
0. 8-1. OmL/min ;質(zhì)譜條件電子轟擊模式，電子轟擊能量70ev ;離子源溫度200-25(TC ;
最后，采用全掃描模式將吸收液中與標(biāo)準(zhǔn)樣品相同保留時間的峰進(jìn)行質(zhì)譜比較定 性，同時選擇特征離子L2(m/z 147)，D3(m/z 191或m/z 207) ， L3 (m/z221) ， D4 (m/z 265 或m/z 281)，L4(m/z 295或m/z 207) ， D5 (m/z 267或m/z355) ， L5 (m/z 369或m/z 281)， D6(m/z 341或m/z 429)，采用選擇離子監(jiān)測模式，通過外標(biāo)法對各個硅氧烷定量。
所述的硅氧烷氣體包括六甲基二硅氧烷(L2)、八甲基三硅氧烷(L3)、十甲基四硅 氧烷(L4)、十二甲基五硅氧烷(L5)、六甲基環(huán)三硅氧烷(D3)、八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)、十甲基環(huán)五硅氧烷(D5)和十二甲基環(huán)六硅氧烷(D6)。
本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明能同時對垃圾填埋氣中的八種硅氧烷進(jìn)行定性和定量分析。它具有重復(fù)性 好、誤差率小，靈敏度高，線形范圍寬，操作簡便、快捷的優(yōu)點。為嚴(yán)格控制垃圾填埋氣中硅 氧烷的含量，提供了準(zhǔn)確可靠的快速測定方法。


圖1是本發(fā)明的吸收裝置示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示。
—種生物氣中硅含量的測量方法，它包括以下步驟 首先，將生物氣通入有機(jī)溶劑吸收液中，利用吸收液將生物氣中的各類硅氧烷氣
體溶解在吸收液中，在吸收過程中使吸收液冷卻至ot:以下；所述的吸收液為醇類中的甲
醇、乙醇或異丙醇、醚類或脂肪烴類中的環(huán)己烷，環(huán)戊烷，正己烷或石油醚；吸收裝置如圖1 所示；圖1中左邊的為流量計，用于控制被吸收采樣氣的流量，進(jìn)而確定總吸收量，右邊的 為冰浴吸收裝置，用冰塊包裹吸收瓶，使吸收瓶內(nèi)的吸收液溫度在0°C。進(jìn)氣由取樣泵對生 物氣輸送管道內(nèi)的氣體進(jìn)行抽取，通過流量計控制抽取流量，進(jìn)入吸收瓶內(nèi)與吸收液進(jìn)行
吸收采樣，吸收瓶放在冰浴裝置中的冰塊內(nèi)，以保持吸收液的溫度在ot:，被吸收液吸收后
的采樣氣體通過吸收瓶出口排放到大氣中。 其次，將上述吸收有各類硅氧烷氣體的吸收液直接注入氣質(zhì)聯(lián)用分析儀(型號可
為Angilent 6890 GC/5975 MSD)中進(jìn)行分析； 第三，分析過程中，控制氣質(zhì)聯(lián)用分析儀的參數(shù)為 氣相色譜條件為色譜柱DB-5MS或HP-5MS毛細(xì)管柱30mX0. 25mm(I. D.) X0.25iim(膜厚)；程序升溫50。C保持1分鐘，而后以l(TC /min速度升至290°C，
保持10分鐘；進(jìn)樣量1.0i!L;分流比為10 : 1或無分流進(jìn)樣；載氣為高純氦氣，流速為
0. 8-1. OmL/min ;質(zhì)譜條件電子轟擊模式，電子轟擊能量70ev ;離子源溫度200-25(TC ;
最后，采用全掃描模式將吸收液中與標(biāo)準(zhǔn)樣品相同保留時間的峰進(jìn)行質(zhì)譜比較定 性，同時選擇特征離子L2(m/z 147)，D3(m/z 191或m/z 207) ， L3 (m/z221) ， D4 (m/z 265 或m/z 281)，L4(m/z 295或m/z 207) ， D5 (m/z 267或m/z355) ， L5 (m/z 369或m/z 281)， D6(m/z 341或m/z 429)，采用選擇離子監(jiān)測模式，通過外標(biāo)法對各個硅氧烷定量。
本發(fā)明的方法一次可準(zhǔn)確測定生物氣中的六甲基二硅氧烷(L2)、八甲基三硅氧烷 (L3)、十甲基四硅氧烷(L4)、十二甲基五硅氧烷(L5)、六甲基環(huán)三硅氧烷(D3)、八甲基環(huán)四 硅氧烷(D4)、十甲基環(huán)五硅氧烷(D5)和十二甲基環(huán)六硅氧烷(D6)等八種硅氧烷。
以下是利用氣質(zhì)聯(lián)用分析儀的具體分析過程 1、配制L2，L3，L4，L5，D3，D4，D5，D6標(biāo)準(zhǔn)混合溶液準(zhǔn)確稱取各種硅氧烷各0. 1000 克，置于50毫升容量瓶中，用吸收溶劑定容至刻度，制成含量為2000微克/毫升的標(biāo)準(zhǔn)混 合儲備溶液。將該標(biāo)準(zhǔn)混合儲備溶液用吸收溶劑逐級稀釋，制成標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，使得該系列
4溶液中各硅氧烷濃度分別為0. 020， 0. 2， 2， 10， 20， 200微克/毫升，同時采用吸收溶劑作為 空白溶液，該系列溶液保存于4t:可穩(wěn)定一周。 2、采取所使用的色譜條件以及質(zhì)譜參數(shù)(同時打開質(zhì)譜的全掃描模式和選擇離 子掃描模式)，將標(biāo)準(zhǔn)系列溶液按從稀到濃的順序(從空白溶液開始)每次注射l微升溶液 到氣質(zhì)聯(lián)用儀中，得到各硅氧烷的氣相色譜保留時間及其質(zhì)譜譜圖，同時對于質(zhì)譜的選擇 離子的信號峰強度進(jìn)行積分，得到各硅氧烷濃度和對應(yīng)離子質(zhì)譜信號強度的關(guān)系(兩者應(yīng) 成正比關(guān)系)。對標(biāo)準(zhǔn)系列樣品逐個測定完成后，對各硅氧烷濃度和選擇離子信號強度進(jìn)行 線性擬合，得到各硅氧烷定量的標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方程。 3、采取和標(biāo)準(zhǔn)溶液相同的色譜和質(zhì)譜條件，每次分析注射硅氧烷吸收液1微升到 氣質(zhì)聯(lián)用儀中，在各硅氧烷的色譜保留處若出現(xiàn)有色譜峰，則將該組分的質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)的 硅氧烷的質(zhì)譜圖進(jìn)行比較，根據(jù)質(zhì)譜峰的匹配程度可判斷垃圾填埋氣的樣品中是否含有對 應(yīng)的硅氧烷(匹配程度> 60%可認(rèn)為該組分是對應(yīng)的硅氧烷，此步驟可由常規(guī)的氣質(zhì)聯(lián)用 儀的軟件完成)。確定含有對應(yīng)的硅氧烷后，對樣品中找到的各硅氧烷的選擇離子積分，得 到選擇離子信號的相應(yīng)強度，將該值帶入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性擬合方程，即可得到吸收 溶液中相應(yīng)硅氧烷的濃度。 4、根據(jù)吸收生物氣的流量計流量和采樣時間，可確定通過吸收溶液的生物氣的總 體積，采樣完成后，測定吸收溶液的體積，同時根據(jù)上面計算的吸收溶液中的硅氧烷的濃度 以及吸收溶液的體積，可得出吸收溶液中硅氧烷的質(zhì)量，進(jìn)而得出生物氣中各硅氧烷的濃度。 本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種生物氣中硅含量的測量方法，其特征是首先，將生物氣通入有機(jī)溶劑吸收液中，利用吸收液將生物氣中的各類硅氧烷氣體溶解在吸收液中，在吸收過程中使吸收液冷卻至0℃以下；所述的吸收液為醇類中的甲醇、乙醇或異丙醇、醚類或脂肪烴類中的環(huán)己烷，環(huán)戊烷，正己烷或石油醚；其次，將上述吸收有各類硅氧烷氣體的吸收液直接注入氣質(zhì)聯(lián)用分析儀中進(jìn)行分析；第三，分析過程中，控制氣質(zhì)聯(lián)用分析儀的參數(shù)為氣相色譜條件為色譜柱DB-5MS或HP-5MS毛細(xì)管柱30m×0.25mm(I.D.)×0.25μm(膜厚)；程序升溫50℃保持1分鐘，而后以10℃/min速度升至290℃，保持10分鐘；進(jìn)樣量1.0μL；分流比為10∶1或無分流進(jìn)樣；載氣為高純氦氣，流速為0.8-1.0mL/min；質(zhì)譜條件電子轟擊模式，電子轟擊能量70ev；離子源溫度200-250℃；最后，采用全掃描模式將吸收液中與標(biāo)準(zhǔn)樣品相同保留時間的峰進(jìn)行質(zhì)譜比較定性，同時選擇特征離子L2(m/z 147)，D3(m/z 191或m/z 207)，L3(m/z221)，D4(m/z 265或m/z 281)，L4(m/z 295或m/z 207)，D5(m/z 267或m/z355)，L5(m/z 369或m/z 281)，D6(m/z 341或m/z 429)，采用選擇離子監(jiān)測模式，通過外標(biāo)法對各個硅氧烷定量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征是所述的硅氧烷氣體包括六甲基二硅氧烷 (L2)、八甲基三硅氧烷(L3)、十甲基四硅氧烷(L4)、十二甲基五硅氧烷(L5)、六甲基環(huán)三硅 氧烷(D3)、八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)、十甲基環(huán)五硅氧烷(D5)和十二甲基環(huán)六硅氧烷(D6)。
全文摘要
一種生物氣中硅含量的測量方法，其特征是首先，將生物氣通入有機(jī)溶劑吸收液中，利用吸收液將生物氣中的各類硅氧烷氣體溶解在吸收液中，在吸收過程中使吸收液冷卻至0℃以下；所述的吸收液為醇類中的甲醇、乙醇或異丙醇、醚類或脂肪烴類中的環(huán)己烷，環(huán)戊烷，正己烷或石油醚；其次，將上述吸收有各類硅氧烷氣體的吸收液直接注入氣質(zhì)聯(lián)用分析儀中進(jìn)行分析即可得出生物氣中各類硅氧烷的含量。本發(fā)明具有重復(fù)性好、誤差率小，靈敏度高，線形范圍寬，操作簡便、快捷的優(yōu)點。
文檔編號G01N30/28GK101706479SQ200910212438
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者包燕雛, 吳未立, 楊際虹, 陳澤智, 龔惠娟 申請人:南京大學(xué)