水中挥发性有机物的测量方法及测量装置

摘要

本发明公布了一种水中挥发性有机物测量方法及装置，可用于检测水中挥发性有机物的成份及其浓度。主要由水中挥发性有机物提取装置，化学电离质谱以及计算机控制系统三部分组成。将清洁空气或惰性气体经过砂芯滤板通入待测水样中，产生很多小气泡。在气泡上升的过程中待测水样中的有机物扩散进入气泡，从而将有机物提取到液面顶空的气体中。液面顶空的气体经过管路通入化学电离质谱，采用高纯度氧气或水蒸气接入所述的化学电离质谱中作为离子源气体；利用化学电离质谱进行分析，最后由计算机进行分析处理，给出水中有机物的成份及其浓度信息。

主权项

1、一种水中挥发性有机物的测量方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、清洁空气或惰性气体源经过砂芯滤板通入待测水样中，产生的小气泡能够将水中的有机物提取出来；(2)、将收集的气泡经过管路通入化学电离质谱，采用高纯度氧气或水蒸汽接入所述的化学电离质谱中作为离子源气体；(3)、根据水中挥发性有机物的亨利常数，化学电离质谱测出来水中挥发性有机物的分压强，结合水中挥发性有机物的亨利常数等测量参数，由计算机处理给出水中挥发性有机物的成份及浓度；所述的挥发性有机物的分压强采用以下方法测量：化学电离质谱中，进入到漂移反应管中的反应离子H₃O⁺或O₂⁺在向下游运动的过程中与挥发性有机物M发生如下的离子-分子反应：(1)其中k是反应速率常数；漂移反应管中产物离子的数密度[MH⁺]或[M⁺]随时间变化的关系为：$\frac{d\left[{\mathrm{MH}}^{+}\right]}{\mathrm{dt}}=k\left[H_3{O}^{+}\right]\left[M\right]$                            (2)$\frac{d\left[M^{+}\right]}{\mathrm{dt}}=k\left[{O_2}^{+}\right]\left[M\right]$上式中，[H₃O⁺]，[O₂⁺]和[M]分别是漂移反应管内H₃O⁺、O₂⁺和挥发性有机物M的数密度；当进行痕量的水中挥发性有机物M测量时，漂移反应管中的反应离子的数密度[H₃O⁺]或[O₂⁺]会远远大于M的数密度[M]，这时，在反应前后，反应离子的数密度[H₃O⁺]或[O₂⁺]可认为常数；在漂移反应管末端，产物离子的数密度[MH⁺]将为：[MH⁺]＝[H₃O⁺][M]kt₁                            (3)[M⁺]＝[O₂⁺][M]kt₁其中t₁是离子-分子反应的时间，等于离子在漂移反应管中迁移的时间；因为质谱探测到的离子信号i(H₃O⁺)、i(O₂⁺)和i(MH⁺)正比于漂移反应管中离子的数密度[H₃O⁺]、[O₂⁺]和[MH⁺]，因此漂移反应管内痕量挥发性有机物M的浓度为：$\left[M\right]=\frac{i\left({\mathrm{MN}}^{+}\right)}{i\left(H_3{O}^{+}\right)}\frac{1}{{\mathrm{kt}}_1}$                     (4)$\left[M\right]=\frac{i\left(M^{+}\right)}{i\left({O_2}^{+}\right)}\frac{1}{{\mathrm{kt}}_1}$测出离子强度i(MH⁺)、i(H₃O⁺)或i(O₂⁺)，利用已知的离子反应速率常数k和离子反应时间t₁，可由(4)式得到漂移反应管中挥发性有机物M的数密度；因为漂移反应管内部的气体全部来提取水溶液后的含挥发性有机物的气体，因此，M的分压浓度在进入漂移反应管前后维持不变，这样，化学电离质谱测得的M的分压浓度就是提取水溶液后的气体中挥发性有机物的浓度。