真空紫外光电离质谱技术进展及其在快速分析中的应用

真空紫外光电离源(VUV-PI)是一种普适性的质谱软电离源,真空紫外光电离质谱谱图无碎片、易解析、灵敏度高,适合于在线快速分析。真空紫外光电离质谱根据分析对象不同可以直接采用单光子电离或添加掺杂剂实现化学电离,能实现气、液、固体分析,也可实现成像分析。该文介绍了真空紫外光电离源的电离原理、光源类型,分析了光电离质谱灵敏度的影响因素及其技术改进措施,并阐述了真空紫外光电离质谱技术在环境污染物、化工产物在线分析、国家安全分析以及生物医学分析中的相关应用研究。最后,总结了真空紫外光电离源的优缺点,并对真空紫外光电离技术在性能和应用方面的发展前景进行了展望。     

中空碳纳米球的制备及VOCs吸附性能

首先, 在碱性条件下, 不使用表面活性剂, 采用St?ber小球法以正硅酸四乙酯(TEOS)和正硅酸四丙酯(TPOS)为硅源, 生成初级氧化硅球形颗粒; 然后, 使酚醛树脂(间苯二酚和甲醛)与球形氧化硅的羟基共缩合形成酚醛树脂-氧化硅复合材料; 最后, 经高温碳化和酸蚀获得了空心碳纳米球(HCNSs). 通过调节TEOS/TPOS的摩尔比获得了一系列具有良好的单分散性且粒径、 壁厚可调节的HCNSs, 其粒径和壁厚分别在280~430 nm和15~63 nm的范围内. 仅以TPOS为硅源时合成的HCNS-0/4具有较大的粒径(426 nm)和壁厚(63 nm)、 较高的比表面积(1216 m²/g)和孔容(0.508 cm³/g), 并且具有较大的挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能, 其正己烷、 甲苯和油气的静态吸附容量分别为2.02, 1.42和0.926 g/g, 正己烷和甲苯的动态吸附容量分别为2.01 g/g和1.37 g/g, 均远高于商业化活性炭.     

光热协同催化去除挥发性有机化合物和CO的研究进展

随着社会和经济的快速发展,环境污染和能源短缺等问题,尤其是空气污染,已经影响了人类的可持续发展.挥发性有机化合物(VOCs),如苯、甲苯、甲醛和丙酮是主要的空气污染物,它们主要来源于油漆、有机化学品、石油化工产品、药物和工业生产过程.大多VOCs具有特殊的气味,而且具有一定的毒性、致畸性和致癌作用,尤其是苯、甲苯和甲醛等,会对人类的身体健康产生巨大的负面作用.因此,研发新型高效VOCs处理技术迫在眉睫.除VOCs外,CO也是非常常见的空气污染物,在室温条件下,它无色无味,没有刺激性且易燃易爆.CO主要来源于煤和石油等含碳材料的不完全燃烧.在日常生活中很容易被排放到大气中.在室温下,CO分子是非常稳定的,很难与其它气体分子发生化学反应.因此,CO的活化和转化是一项具有挑战性的工作.催化氧化技术是在催化剂存在的条件下进行的氧化反应,可以将VOCs直接氧化成为无毒无害的CO₂和H₂O,也可将CO氧化成CO₂.光催化技术是一种新型的环境友好型技术,可在常温常压下进行,反应条件温和、能耗小、操作简单,成本低,氧化产物为无毒无害物质,以及不存在二次污染等优点.但光催化反应效率较低,主要通过入射光的能量驱动化学反应.热催化则通过升温的方法来驱动化学反应.目前,热催化剂主要为贵金属型催化剂,其具有催化活性较高,选择性较好且不存在二次污染等优点.但高能耗影响产物的稳定性和选择性,此外,贵金属的使用导致成本增加.光热协同催化可以整合光催化和热催化的优势,并弥补各自的不足,形成一种协同效应,是一种新颖的催化反应.目前,关于光催化或热催化高效去除VOCs和CO的综述较多,但很少有关于光热协同催化高效去除VOCs和CO的综述.本综述重点讨论光热协同催化高效去除VOCs和CO的最新研究进展.首先,介绍了光热协同催化的概况,如设计光热催化材料和催化反应器等.其次,重点介绍苯、甲苯、乙醇、甲醛、乙醛和丙酮等几种典型VOCs的光热协同催化的最新研究进展.再次,总结了光热协同催化CO加氢和氧化的最新研究进展.此外,还探讨了光热协同催化去除VOCs和CO的可能反应机理.最后,对光热协同催化的应用前景进行了展望.     

液液萃取-气相色谱-质谱法同时测定水中46种半挥发性有机物

半挥发性有机物主要包括多环芳烃类(PAHs)、邻苯二甲酸酯类(PAEs)、有机氯农药类(OCPs)和硝基苯类(NBs)等化合物,这些物质多具有致癌、致畸、致突变作用,以及内分泌干扰效应。因此,快速准确测定水中半挥发性有机物非常重要,目前国内尚无水中半挥发性有机物的检测标准。该研究从氮吹温度、水样pH值和萃取时间3个方面进行了优化,旨在建立一种液液萃取-气相色谱-质谱(LLE-GC-MS)同时测定水中46种半挥发性有机物的方法。结果表明:氮吹温度对46种半挥发性有机物的回收率影响不大,考虑回收率及浓缩效率,将氮吹温度设定为35 ℃;水样在中性环境下萃取效果好于碱性环境下的效果;萃取时间由7 min增加至10 min时,回收率也随之提高,但时间增加至15 min时,17种(占比37%)化合物回收率有所增加,29种(占比63%)化合物回收率则呈降低趋势。因此,将萃取时间设定为每次10 min。采用气相色谱-质谱仪进行检测,内标法定量。该方法在20.0~2000 μg/L范围内线性良好,相关系数(r ²)≥0.9916, 46种SVOCs检出限为0.28~16.55 ng/L,定量限为0.92~55.16 ng/L;在0.02、0.2、0.4 μg/L 3个加标水平下的平均回收率为63.6%~125%,相对标准偏差(n=6)为1.03%~17.0%。采用该方法检测了黄河流域济南段的27个地表水样品,检出的物质以PAEs和PAHs为主,2种OCPs在部分点位有检出,NBs均未检出。该方法操作简单,通用性强,准确度及精密度良好,检出限低,适用于地表水及地下水中46种半挥发性有机物的同时检测。     

冷凝法甲苯回收系统性能研究与优化

基于已有典型工业挥发性有机物甲苯设计的一套冷凝法回收系统,对其进行数值模拟和优化设计。运用物性软件REFPROP对甲苯负荷及制冷系统性能进行了模拟。通过对系统的模拟计算,研究了冷却级蒸发温度、冷凝温度以及甲苯混合气体入口温度对该冷凝法甲苯回收系统的性能影响,并针对冷却级温度影响进行了经济性分析。在此基础上,提出了冷量回收的优化方案,并与原有方案进行了对比分析,为进一步优化设计提供了理论依据。优化结果表明:系统预冷级负荷降低69.6%,系统的能耗降低38.9%,COP增大61.4%,压缩机排气温度下降7.7℃。     

吹扫捕集-气相色谱-质谱法测定水中10种半挥发性有机物

提出了吹扫捕集-气相色谱-质谱法测定水中硝基苯、三氯苯、硝基氯苯、四氯苯、六氯苯等10种半挥发性有机物含量的方法。选择吹扫温度和吹扫时间分别为60℃和8min。在气相色谱分离中用DB-5MS毛细管色谱柱为固定相,在质谱分析中采用全扫描监测模式,内标法定量。10种半挥发性有机物的线性范围均为0.5~20μg·L-1,检出限(3S/N)在0.005 9~0.073μg·L-1之间。以地表水、生活污水和工业废水为基体做加标回收试验,测得10种半挥发性有机物的回收率在80.4%~105%之间,测定值的相对标准偏差(n=6)在2.4%~16%之间。     

气相色谱-质谱联用结合化学计量学方法分析光照对鱼腥草挥发性成分的影响

采用色谱-质谱联用技术结合化学计量学方法对不同光照生长条件的鱼腥草挥发性成分进行分析。水蒸气蒸馏法提取鱼腥草挥发油,气相色谱-质谱进行分析。色谱指纹图谱结合主成分分析与相似度评价以探究不同光照挥发油成分的异同。直观推导式演进特征投影法(Heuristic evolving latent projections,HELP)分辨重叠色谱峰,NIST标准质谱库结合相关文献进行定性,峰面积归一化法定量,t-检验比较不同光照组成分含量间是否有显著性差异。3种光照下的鱼腥草挥发油指纹图谱存在一定的共性和差异,共鉴定出33种化合物,共有化合物26种。随着光照强度的减少,单萜类化合物含量减少,非萜类含量增多,倍半萜类变化不大。癸酰乙醛和甲基正壬酮在全光照组的含量明显低于遮光组的含量。研究结果表明,适度的遮光有利于鱼腥草挥发性有效成分含量的提高,鱼腥草药材挥发性成分种类及含量与生长条件密切相关。     

聚丙烯光照老化下挥发性有机物的热解析-气相色谱谱质联用分析

改造了大体积顶空采样器,在其样品室上方加入氙灯用以模拟阳光照射,以采集聚合物样品在光照条件下逸出的挥发性有机物。使用Tenax吸附管收集某聚丙烯材料光照老化过程中产生的挥发性有机物,通过热解析-气相色谱/质谱联用仪分析挥发性有机物的种类和相对含量。随着光照时间的增加,挥发性有机物的强度有所变化,但物质种类并未改变。聚丙烯样品中的挥发性有机物主要是烷烃、烯烃、酮、醛等物质。     

二氧化硅气凝胶对挥发性有机污染物的吸附性能研究

以TEOS为前驱体,乙醇为溶剂,氢氟酸为催化剂,一步法合成了常规二氧化硅气凝胶。经乙醇超临界干燥后,通过SEM,FTIR和N2吸脱附分析仪等仪器对二氧化硅气凝胶样品进行表征,以更好地了解吸附机理与性质的关系。结果表明,样品的比表面积高达519 m2/g,孔体积为1.9 cm3/g,平均孔径为15.15 nm,是一种优良的吸附材料。制备的样品用作测试甲苯、对二甲苯和苯三种挥发性有机化合物的吸附效果。结果表明,二氧化硅气凝胶对三种污染物都具有很高的吸附量,其高吸附能力归因于气凝胶的三维纳米网络结构。样品对甲苯,对二甲苯和苯的最大吸附能力分别为1422.8 mg/g,707.4 mg/g和1299.4 mg/g。综上所述,二氧化硅气凝胶是一种很有前景的处理挥发性有机化合物的吸附剂,具有优异的吸附性能。     

薄膜基荧光传感检测的研究进展

薄膜基荧光传感器是继离子迁移谱之后,业界公认的一种最具发展潜力的微痕量物质探测技术.由于其具有灵敏性、便携性、实时检测、响应速度快、易于制造、不污染待测体系等优点,在食品检测、环境监测、质量控制和生物医学分析等领域引起了广泛的关注和研究.本文主要综述了近年来薄膜基荧光传感在挥发性气体检测、有毒化学品检测、爆炸物检测、溶液相离子检测以及生物监测等领域的研究进展,并提出了薄膜基荧光传感所面临的挑战与未来的发展方向.