Determinazione di BTEX nei Rifiuti Solidi mediante Gascromatografia

L'inquinamento da rifiuti solidi è diventato una sfida importante nel campo della protezione ambientale. I BTEX (come benzene, toluene, etilbenzene, ecc.), in quanto tipici inquinanti organici, rappresentano una minaccia significativa per l'ambiente ecologico e la salute umana a causa della loro elevata tossicità, forte mobilità e potenziali rischi cancerogeni. Questi inquinanti provengono non solo dalla produzione industriale e dai rifiuti urbani, ma possono anche entrare nell'ambiente attraverso lo smaltimento in discarica, l'accumulo di rifiuti o una manipolazione impropria, contaminando così il suolo, le acque sotterranee e gli ecosistemi circostanti. Pertanto, l'accurata rilevazione dei BTEX nei rifiuti solidi è fondamentale.

Questo documento fa riferimento a "Rifiuti solidi — Determinazione dei BTEX — Metodo Headspace/Cromatografia Gassosa" (HJ 975-2018) e utilizza il cromatografo a gas GC6100 di Wayeal’s dotato di un rivelatore FID e un campionatore headspace per la rilevazione dei BTEX nei rifiuti solidi.

Parole chiave: BTEX, Headspace, Cromatografia gassosa, Rivelatore FID, Rifiuti solidi.

1. Metodo sperimentale

1.1 Configurazione dello strumento

Tabella 1 Elenco della configurazione del cromatografo a gas

1.2 Materiali sperimentali e attrezzature ausiliarie

Soluzione standard di riferimento di 8 componenti BTEX in metanolo (1000μg/mL): Soluzione standard certificata commercialmente, conservata in contenitori ermetici in condizioni di oscurità a temperature inferiori a 4°C.

Soluzione di lavoro standard 1 di 8 componenti BTEX in metanolo (10μg/mL):Pipettare accuratamente 100μL della soluzione standard di riferimento e diluire a 10 mL con acqua. Preparare fresca prima dell'uso.

Soluzione di lavoro standard 2 di 8 componenti BTEX in metanolo (100μg/mL):Pipettare accuratamente 1000μL della soluzione standard di riferimento e diluire a 10 mL con acqua. Preparare fresca prima dell'uso.

Metanolo:Grado cromatografico

Acido fosforico:Grado GR

Sabbia di quarzo: 0,30-0,85 mm (50-20 mesh). Riscaldata in una muffola a 400°C per 4 ore, quindi trasferita in una bottiglia con tappo smerigliato per la conservazione sigillata dopo il raffreddamento.

Cloruro di sodio: Grado GR (riscaldato in una muffola a 400°C per 4 ore prima dell'uso, quindi trasferito in una bottiglia con tappo smerigliato e conservato in un essiccatore per l'applicazione successiva).

Soluzione satura di cloruro di sodio: Misurare 500 mL di acqua, aggiungere acido fosforico goccia a goccia per regolare il pH ≤ 2, aggiungere 180 g di cloruro di sodio, sciogliere e mescolare accuratamente. Conservare a temperature inferiori a 4°C.

Gas di trasporto:Azoto ad alta purezza

Generatore di idrogeno

Generatore di aria

Campionatore headspace completamente automatico: precisione del controllo della temperatura di ±1°C.

Fiale headspace: fiale headspace in vetro (20 mL).

1.3 Condizioni di prova

1.3.1 Condizioni di riferimento per il campionatore headspace

Temperatura di equilibrio di riscaldamento: 95℃

Tempo di equilibrio di riscaldamento: 50 minuti

Temperatura della valvola di iniezione: 100°C;

Temperatura della linea di trasferimento: 110°C;

Volume di iniezione: 1,0 mL (loop quantitativo).

1.3.2 Condizioni di riferimento per il cromatografo a gas

Colonna cromatografica: colonna capillare in cera, 30 m*0,32 mm*0,5μm.

Programmazione della temperatura: temperatura iniziale della colonna 40°C, mantenere per 5 minuti; quindi aumentare a 90°C a una velocità di 5°C/min e mantenere per 5 minuti.

Portata della colonna: 2 mL/min

Temperatura della porta di iniezione: 200℃

Temperatura del rivelatore: 250℃

Portata dell'aria: 300 mL/min

Portata dell'idrogeno: 40 mL/min.

Portata di make-up: 25 mL/min.

Iniezione split: rapporto di split 10:1.

1.4 Preparazione della soluzione

Soluzioni di lavoro standard lineari BTEX

Aggiungere 2 g di sabbia di quarzo e 10 mL di soluzione satura di cloruro di sodio in sequenza in 7 fiale headspace. Quindi aggiungere rispettivamente 0μL, 5μL, 10μL, 20μL della soluzione di lavoro standard 1 (10μg/mL) e 5μL, 10μL, 40μL della soluzione di lavoro standard 2 (100μg/mL) in ogni fiala corrispondente. Sigillare immediatamente per preparare serie standard con masse di composti target di 0μg, 0,05μg, 0,10μg, 0,20μg, 0,50μg, 1,00μg e 4,00μg rispettivamente.

2. Risultato ed esperimento

2.1 Analisi qualitativa dei campioni standard

Fig. 1 Cromatogramma della soluzione standard BTEX (1,00μg)

Tabella 2 Parametri cromatografici della soluzione standard BTEX (1,00μg)

Nota: Come mostrano i cromatogrammi sopra, la risoluzione tra tutti i picchi dei componenti BTEX supera 1,5, soddisfacendo i requisiti per le applicazioni analitiche.

2.2 Lineare

Fig. 2 Curva standard BTEX e coefficiente di correlazione

Nota: I livelli di concentrazione per la curva di lavoro standard BTEX in questo test erano 0μg, 0,05 μg, 0,10μg, 0,20μg, 0,50μg, 1,00μg e 4,00μg. Tutti i componenti BTEX hanno dimostrato un'eccellente linearità con coefficienti di correlazione >0,999, soddisfacendo i requisiti per le applicazioni analitiche.

2.3 Precisione

Fig. 3 Cromatogrammi di riproducibilità dei BTEX nel campione di rifiuti solidi (0,025 mg/kg)

Fig. 4 Cromatogrammi di riproducibilità dei BTEX nel campione di rifiuti solidi (0,100 mg/kg)

Fig. 5 Cromatogrammi di riproducibilità dei BTEX nel campione di rifiuti solidi (0,500 mg/kg)

Tabella 3 Parametri cromatografici dei BTEX nei campioni di rifiuti solidi

Nota: Sono state eseguite sei determinazioni replicate su campioni standard misti BTEX a livelli di concentrazione di 0,025 mg/kg, 0,100 mg/kg e 0,500 mg/kg. Le deviazioni standard relative (RSD) erano rispettivamente 1,1-2,4%, 1,2-2,4% e 0,8-1,6%. Tutti i picchi cromatografici hanno dimostrato deviazioni relative conformi ai requisiti standard.

2.4 LOD

Fig. 6 Cromatogrammi per il limite di rilevamento dei BTEX nel campione di rifiuti solidi (0,025 mg/kg)

Tabella 4 Limiti di rilevamento del metodo e limiti inferiori di quantificazione per i componenti BTEX

Sono state eseguite otto iniezioni replicate di una soluzione di composto di benzene (0,025 mg/kg) in campioni di rifiuti solidi. I calcoli indicano che quando la dimensione del campione di rifiuti solidi è di 2 g, il limite di rilevamento di questo metodo varia da 0,001 a 0,004 mg/kg e il limite inferiore di quantificazione varia da 0,004 a 0,016 mg/kg, soddisfacendo i requisiti standard.

2.5 Test del campione

Pretrattamento del campione: aggiungere 2 g di campione di rifiuti solidi e 10 mL di soluzione satura di cloruro di sodio in una fiala headspace. Sigillare immediatamente la fiala e oscillare a 150 cicli/min per 10 minuti utilizzando uno shaker alternativo. Successivamente, eseguire l'analisi utilizzando il campionatore headspace.

Fig. 7 Cromatogramma dell'analisi del campione di rifiuti solidi

Nota: A seguito delle procedure di pretrattamento standard, il campione di rifiuti solidi è stato analizzato dopo il campionamento. Nessun composto BTEX è stato rilevato nel campione di rifiuti solidi.

2.6 Test di recupero

Tabella 5 Parametri di cromatografia dei BTEX nei rifiuti solidi

Nota: Sono stati condotti otto test replicati su campioni di rifiuti solidi addizionati con basse, medie e alte concentrazioni di BTEX. I tassi di recupero per tutti i componenti BTEX hanno soddisfatto i requisiti standard.

3. Conclusione

Questo metodo ha impiegato il cromatografo a gas Wayeal GC6100 dotato di un rivelatore FID e un campionatore headspace per la determinazione dei BTEX nei rifiuti solidi. I risultati sperimentali hanno mostrato che la risoluzione tra tutti i picchi dei componenti BTEX ha superato 1,5, soddisfacendo i requisiti analitici. Quando le concentrazioni della curva di lavoro standard variavano da 0,05 a 4,0μg, tutti i componenti BTEX hanno mostrato un'eccellente linearità con coefficienti di correlazione >0,999, soddisfacendo le esigenze analitiche. La precisione, i limiti di rilevamento e i tassi di recupero del metodo erano tutti conformi alle specifiche standard. Dopo il pretrattamento, non sono stati rilevati composti BTEX nei campioni di prova, indicando risultati normali. Ciò dimostra che il metodo che utilizza lo strumento Wayeal GC6100 soddisfa i requisiti per la determinazione dei BTEX nei rifiuti solidi.

4. Attenzione

I solventi e gli standard di riferimento utilizzati nell'esperimento sono classificati come sostanze chimiche pericolose. Tutte le procedure di preparazione della soluzione e di pretrattamento del campione devono essere condotte all'interno di una cappa aspirante. Gli operatori devono indossare i dispositivi di protezione individuale da laboratorio appropriati come richiesto, evitando qualsiasi contatto con la pelle e gli indumenti.