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基于顶空/气相色谱-质谱法的液态制冷剂中CFC-11和HCFC-123测定方法改进与验证

杨冬雷 马芮
  
科创媒体号
2025年524期
辽宁省生态环境监测中心 辽宁省生态环境事务服务中心 沈阳 110161

摘要:本文依据中华人民共和国国家环境保护标准《液态制冷剂 CFC-11 和HCFC-123 的测定 顶空/气相色谱-质谱法》(HJ 1194—2021),对该标准方法在实验室条件下进行改进和验证工作。验证内容涵盖— —校准曲线线性、方法检出限与测定下限、精密度和正确度的全面测试。实验结果表明:CFC-11 和 HCFC-123 的校准曲线在 0.05mg/L~4.00 mg/L 浓度范围内线性关系良好,相关系数(r)分别为 0.998 和0.9992;方法检出限为 0.3% ,测定下限为 1.2%: ;对10.0%浓度水平样品进行6 次平行测定的相对标准偏差(RSD)分别为 12.2% 和 10.3% ;实际样品加标回收率范围分别为 70.7% \~94.3%和 82.7%~104% 。所有验证结果均满足标准方法规定的要求。证实了按照HJ 1194—2021 标准准确测定液态制冷剂中CFC-11 和HCFC-123 质量分数的改进方法。

关键词:CFC-11;HCFC-123;方法改进;液态制冷剂。

1. 引言

一氟三氯甲烷(CFC-11)和2,2-二氯-1,1,1-三氟乙烷(HCFC-123)是两类重要的卤代烃,曾广泛用作制冷剂、发泡剂等。CFC-11 属于《蒙特利尔议定书》首批淘汰的消耗臭氧层物质(ODS),HCFC-123 作为其过渡性替代物,其生产和使用也受到严格管控。为确保实验室能够正确实施该标准并获得可靠数据,在方法应用前进行方法改进和验证。本文详细报告了依据HJ 1194—2021 开展方法改进和验证的全过程及结果。

2. 材料与方法

2.1 主要仪器与试剂

仪器设备:HS4D 型顶空自动进样器;QP 2010 型气相色谱-质谱联用仪。

标准物质与试剂:CFC-11 和 HCFC-123 混合标准溶液(2000 mg/L,溶剂为甲醇),HCFC-123 单标溶液(200mg/L),甲醇为色谱纯。

样品瓶与耗材:20 mL 顶空进样瓶用于分析。

2.2 分析条件

顶空条件:平衡温度 60℃,平衡时间3 min;进样针温度 70℃;进样体积 250μL 。

气相色谱条件:进样口温度200℃;载气为高纯氦气,恒流模式,流速1.2 mL/min;分流比10:1。色谱柱程序升温:初始40℃保持 2.0min ,以 10C/min 升至 150C ,再以 5C/min 升至200℃,保持 10.0min 。

质谱条件:电子轰击(EI)离子源,温度230℃;电离能量 70eV ;传输线温度 250℃;扫描模式为全扫描(SCAN),质量扫描范围 45~300 amu。

2.3 验证方案

基于 HJ 1194—2021 和 HJ 168—2020 的要求,对液态制冷剂加入水基中稳定性进行改进,在水基中加入 0.5ml(1+1)盐酸溶液,并对以下性能指标进行验证:

校准曲线:配制浓度为 0.05、0.10、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00 mg/L 的系列标准溶液(以水为基质),加入内标,建立目标物与内标的响应比相对于浓度的校准曲线。

检出限与测定下限:对接近预期检出限浓度的空白加标样品(稀释后相当于样品中含量约 1.0% 水平)进行7 次平行测定,按 S (n=7♯⋅) ,t=3.143)计算方法检出限,以4 倍MDL 为测定下限。

精密度:对浓度为 10.0% 的加标样品(稀释后测定)进行6 次独立完整的平行测定,计算相对标准偏差(RSD)。

正确度:选取实际液态制冷剂样品,进行 6 份平行加标(加标浓度为 10.0% )回收试验,计算加标回收率。

3. 结果与讨论

3.1 校准曲线线性

CFC-11 和 HCFC-123 在 0.05 ~ 4.00 mg/L 浓度范围内线性良好,校准曲线方程分别为 y=7.572564x - 0.075545和 y=5.160995x - 0.026502,相关系数(r)分别为 0.998 和 0.9992,均优于标准方法要求的 r≥0.995 (表1)

表1 校准曲线参数

3.2 方法检出限与测定下限

通过7 次平行测定低浓度加标样品,计算得到CFC-11 和 HCFC-123 的方法检出限(MDL)均为 0.3% ,测定下限(RQL)均为 1.2% (表 2)。该结果优于或相当于标准中给出的参考性能指标(CFC-11: MDL 0.5% , RQL 2.0% ;HCFC-123: MDL 0.4% , RQL 1.6%) )。

表2 方法检出限与测定下限验证结果 (单位:%)

3.3 方法精密度

对10.0%浓度水平的加标样品进行6 次平行测定,CFC-11 和HCFC-123 测定结果的相对标准偏差(RSD)分别为 12.2%和 10.3% 。该结果在标准附录提供的“多家实验室内相对标准偏差”范围 (3.4%-20%) )之内。

3.4 方法正确度

采用实际液态制冷剂样品进行加标回收试验,加标量为 10.0% 。CFC-11 的加标回收率范围为 70.7%94.3% ,HCFC-123 的加标回收率范围为 82.7% ~ 104% 。所有回收率结果均落在标准方法规定的可接受区间内(CFC-11:70.0% ~130%; HCFC-123: 71.2%~121%) 。

3.5 实际样品测定

对加标的实际液态制冷剂样品进行测定,测得CFC-11 和HCFC-123 含量分别为7.1%和 10.0% 。实验室空白试验未检出目标化合物;平行样测定的相对偏差小于 20% ,符合标准要求。

4. 结论

本次方法验证基于HJ 1194—2021 和HJ 168—2020 的要求,对液态制冷剂加入水基中稳定性进行改进,在水基中加入 0.5ml(1+1)盐酸溶液,验证结果表明:

方法的关键性能指标——线性范围、检出限、测定下限、精密度和正确度均达到或优于标准规定要求。实际样品测试过程质量控制有效,数据可靠。

参考文献

[1]液态制冷剂 CFC-11 和 HCFC-123 的测定 顶空/气相色谱-质谱法(HJ1194-2021

[2]吴永刚;刘家兴;刘红玲;徐梅;令狐荣锋三氯一氟甲烷分子在辐射场中的光谱性质与解离特性研究,物理学报,2019.

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