4 000 3 000 2 000 1 000
波数/cm '
图1苯标准溶液中红外光谱图
如图1所示，苯标准溶液中红外光谱图谱峰， 在3 450 cm -1和3 050 cm -1处有峰值，3 450 cm 1处为 H 20的吸收峰，在3 050 «n _l 处的吸收峰代表苯环上 的氢；在 1 635 cm ' 1 470 cm -1、1 415
处有吸
采样管打碎，取出吸附后的活性炭，不需解吸，直 接采用红外光谱仪，进行测定分析。
2结果与讨论
2.1苯标准溶液的红外光谱图
称取干燥过的溴化钾0.300 0 g ，置于玛瑙研钵 中磨成粉末，将其压片后，用红外光谱仪扫描，作 为背景值|5]。另称取干燥过的溴化钾0.300 0g ，研磨 成粉末压片后，在其表面滴加半滴苯标准溶液，用 红外光谱仪进行扫描，去除背景值后，得到如图1 所示的苯标准溶液中红外光谱图[61。
40
近年来，城市环境空气中有机污染物（VOCs ) 浓度大幅度上升，组成越来越复杂，大气中VOCs 的污染问题已经较为突出m 。目前，空气中VOCs 的分析技术，主要有快速粗略现场检测法，如比色 管法；间接分析法；以及仪器直读法等'其中， 间接分析法是目前国家标准中常采用的方法。间接 分析法，即现场采集空气样品后带回实验室进行分 析，该法分析过程，包括样品采集、样品预处理和 样品测定三个步骤叱样品采集采用吸附法；样品 预处理采用溶剂解吸法或吹扫-捕集法等。该法费时 费力，却往往还不能够获得令人满意的、及时的、 准确的测定结果；而且样品测定过程复杂，所需设 备昂贵，分析难度大，技术要求高，分析成本高， 分析时间长W 。
针对目前空气中有机物分析方法所存在的缺 陷，本研究采用活性炭吸附-直接红外光谱法，快速 定性分析空气中的苯。该法采用活性炭吸附空气中 的苯后，省略解吸步骤，直接采用红外光谱对活性 炭进行扫描分析，通过比对图谱，快速定性确定其 组成成分。快速定性分析，有利于及时发现空气中 的有机污染物，有针对性地提出预防措施，以便于 尽快解决污染问题。
1实验方法
采用大气采样器（HY -1201型）通过活性炭采 样管，吸收采集气体。采集完成后，将活性炭采样 管放人密封袋中，贴上标签，编号备用。将活性炭
第49卷第12期 辽 宁化工 Vol.49, No. 122020 车 12 月____________________________Liaoning Chemical Industry ________________________December, 20Z0
分析检测
活性炭吸附-红外光谱法定性分析空气中的苯
姜承志，李媛，李笑冉
(沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁沈阳110159)
摘 要：主要基于对环境空气中挥发性有机物苯的采集与快速定性分析。采用活性炭采样管吸附
空气中的苯，省略解吸步骤，直接采用傅里叶红外光谱仪对吸附苯后的活性炭进行检测分析，通过比 对谱图，进行快速定性分析。分别考察了吸附流量、吸附时间、活性炭采样管首尾端吸附效果等因素 对分析效果的影响。结果显示，当采样流量为0.9 L m i n 1,
采样时间为3 h
,
采用活性炭吸附-直接红外
光谱法，可快速定性分析空气中的苯。
关键词：空气；苯；红外光谱；定性分析
中图分类号：T Q 028.2 文献标识码：A
文章编号：
1004-0935 ( 2020) 12-1581-04
20
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基金项目：辽宁省教育厅项目（项目编号：LR2016073)；辽宁省科技厅项目（项目编号：2017yiqil0)；沈阳市科技局项目（项目编号：RC180292)。
收稿日期：2020-11-09作者简介：姜承志（ 1974-)，女，副教授，博士，辽宁省沈阳市人，2013
年毕业于东北大学有色金属冶金专业，研究方向：环境污染物治理技
收峰，表示有芳环中碳碳双键的伸缩振动 在1 026
处有吸收峰，表示苯环上=CH 的面内
弯曲振动；900~650
处为红外光谱的指纹区，
在674 n ir 1处有吸收峰，表示芳烃的=CH 外弯曲振 动|s |。通过分析可知，此样品中有苯环的存在，由 此可证明此采样样品为苯。
2.2采样时间对苯的定性分析效果的影响
取活性炭采样管两支，打破两端，分别连接流 量器两端，一端连接大气，作为背景值，一端连接 样品溶剂，采样流量为0.9 I /mirT 1。待达到时间后 取出活性炭，压片，再用红外光谱仪进行扫描，扣 除背景，获得红外光谱谱图。
不同采样时间的中红外光谱图如图2所示，改 图纸采样时间分别为1、2、3、4 h 。
100
70
原委
4 000
3 000 2 000 1 000
波数/cm —'
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4 000
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3 000 2 000 1 000
4 000 3 000
2 000 I 000
波数/cirT 1
波数/cm '1
图2不同采样时间的中红外光谱图
如图2所示，1、2、3、4 h 四幅图中，苯标准 溶液中红外光谱图谱峰在3 440 cm ' 3 043 cm '2 920 cm —1 附近有峰值，在 2 920 cm ' 3 043 wrf 1 处 的采样峰代表苯环上的氢；在1 620 cm ' 1 400 wn_l 附近有峰值，表示有芳环中碳碳双键的伸缩振动； 在1 039
附近有峰值，表示苯环上=C H 的面内
弯曲振动1 900~650 wrf 1处为红外光谱的指纹区， 在650 cm 1附近有峰值，表示芳烃的=CH 外弯曲振 动。
通过分析可知，此样品中有苯环的存在，由此 可证明采用活性炭采样管法可以吸附空气中的苯。 2.3碳管首尾两端红外光谱分析
如图3所示的是用活性炭采样管在苯标准溶液 中米样时间为3h ，米样流量为O j L M i l i r f 1,
100m g
活性炭采样管采样后，前端和末端值的中红外光谱 图。
由图3可知，（a )、（b )两图中，红外光谱图i 普 峰在 3 442 cm -1 和 2 927 cirf 1 有峰值，在 2 920 cm_l 附近的采样峰代表苯环上的氢；在1 620 w if 1、1 450 rirT 1处有峰值，表示有芳环中碳碳双键的伸缩振动; 在1 107cm _l 处有峰值，表示苯环上=C H 的面内弯 曲振动|i n |; W O -GSOcnT 1处为红外光谱的指纹区，在 602 cnT 1处有峰值，在指纹区附近，表示芳烃的=CH 外弯曲振动。
通过分析可知，经过3 h 的采样，碳管前端与 末端均有苯环的存在，由此可证明采用碳管采样法 可以吸附空气中的苯。
1582辽宁化工2020年12月
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第49卷第12期姜承志，等：活性炭吸附-红外光谱法定性分析空气中的苯1583
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ts什么意思波数/c m 丨
(a )碳管前端；（h )碳管末端
图3碳管前端和末端苯中红外光谱分析
2.4采样流量对苯的吸附效果的影响
图4所示的是采样流量分别为0.3、0.5、0.7、 0.9 LmirT 1时，采用红外光谱仪检测获得的红外光语图。
如图4所示，（a )图中苯的特征峰，显示不完 全。这说明采样流量为0.5
时，碳管中活性
炭未吸附足够的苯。（h )(c )图中，红外光谱图谱 峰在3 413 cm —1和 3 100 cm d 附近有峰值，在 3 100
处的采样峰代表苯环上的氢；在1 620、
1 400 c n J 处有峰值，表示有芳环中碳碳双键的伸缩 振动；图4在930cm 1、613cm _l 处有峰值，在指纹 区附近，表示芳烃的=CH 外弯曲振动。
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波数/cm 1
(a ) 0.5 L min
( h ) 0.7 L m i n ( c ) 0.9 L min 1
图4采样流量对苯的吸附效果的影响
通过分析可知，当采样流量为0.7 L min 1时， 采样3 h ，碳管中活性炭所吸附的苯，通过红外光谱 图，能够被定性的分析出来。当采样流量为
0.9 L W 丨时，采样3 h ，碳管中活性炭所吸附的苯
更多，其光谱图的吸收峰更强。
3结论
本文利用活性炭采样管吸附环境空气中的挥发 性有机物苯，考察因素有采样时间、活性炭采样管 首尾端采样的效果、采样流量。利用傅里叶变换红 外光谱仪进行分析并得到红外光谱图，查阅相关文 献，找出红外谱图所显示的官能团。结果显示，采 用活性炭碳管法吸收空气中的苯，采样流量为 0.9 Lmin '
采样时间3 h ’碳管中的活性炭可吸附
足够多的苯，通过红外光谱图分析，可定性确定苯 的存在。该法实现了空气中苯的快速定性分析，有
利于及时发现空气中的有机污染物，有针对性地提 出预防措施，尽快提出改善沈阳市大气环境质量的 应对对策。
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辽宁化工
code jamRapid Qualitative Analysis of Benzene in Air
by Activated Carbon Adsorption-Infrared Spectrometry
JIANG Cheng-zhi,LI Yuan,LI Xiao-n n
(S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l a n d C h e m i c a l Engineering, S h e n y a n g L i g o n g University, S h e n y a n g L i a o n i n g 110159, China)
A b s t r a c t：T h e collection a n d rapid qualitative analysis o f volatile organic c o m p o u n d s b e n z e n e in the a m b i e n t air w e r e carried out. T h e activated c a r b o n s a m p l i n g tube w
harbora s u s e d to adsorb b e n z e n e in the air, a n d the desorption step w a s omitted. Fourier transform infrared spectroscopy (F T I R)w a s u s e d to detect a n d analyze the activated carbon after b e n z e n e adsorption.
B y c o m p a r i n g the spectra, the qualitative analysis w a s carried out quickly. T h e effect o f adsorption flo w rate, adsorption time, adsorption effect o f the h e a d a n d tail e n d o f the activated car b o n s a m p l i n g tube o n the analysis results w a s investigated. T h e results s h o w e d that,when the s a m p l i n g f l o w rate w a s 0.9 L m i n 1a n d the s a m p l i n g time w a s 3 h, b e n z e n e in air could b e a n a l y z e d qualitatively a n d rapidly b y activated c a r b o n adsorption a n d direct infrared spectrometry.
K e y w o r d s: Air; B e n z e n e; F T I R; R a p i d qualitative analysis
大连化学物理研究所科研成果介绍
V O C s催化脱除技术
负责人：王胜联络人：王胜
电话：135********传真：0411-********E-mail ：w a n g s h e n g@d i c p.ac
学科领域：环保减排项目阶段：工业推广应用
项目简介及应用领域
挥发性有机气体（V O C s)是导致大气雾霾的重要诱因，V O C s的排放涉及化工、喷涂、印刷、制药、塑料和橡胶加工 等众多行业，其成分复杂，大体包括三苯类（芳香烃、多环芳香烃等）、含氧类v o c s (醇类、酮类、酚类、醛类和酯类等）、烃类（如烷烃、烯烃）、含杂原子V O C s(如卤代烃等）以及低碳烷烃类（如乙烷、丙烷等）。鉴于V O C s对环境和对人体 健康的危害，其排放控制引起了各国政府的高度重视。美国、欧盟、日本等相继出台了一系列V O C s排放标准及减排计划。我国在十三五规划纲要中，明确提出将V0C S排放纳人总量控制范畴。V O C s的排放控制技术主要可分为物理回收和化学 降解两大类技术，而化学降解法中的催化氧化技术，具有适用处理废气浓度范围广、能彻底将V O C s转化为c〇2和h2〇，无二次污染问题，并且可处理易燃易爆气体，是V O C s净化的最有效方法。大连化物所在科技部重点发项目、自然科学基 金项目、中科院S T S项目等资助下，针对典型的四类V0C S气源特点，进行了V O C s氧化催化剂及工艺技术的开发。开 发出针对含氧类V O C s、芳香类、低碳烷烃类以及含杂原子类等系列V O C s净化催化剂。开发的广谱性燃烧催化剂，已成 功应用于涂装、印染、石化等5个工业项目。开发的耐卤素燃烧催化剂也已应用于对苯二甲酸尾气催化净化工业项目中。
此外，开发的丙烯酸尾气、丙烯腈尾气净化催化剂已完成工业侧线试验，正在进行工业推广应用。目前，在耐硫燃烧催 化剂方面也取得较大进展，有望近期完成工业侧线试验。同时，还开发出蓄热催化净化工艺（R C0)、吸附-浓缩-催化净化 等V O C s净化工艺，可以满足不同的V O C s气源和工况特点，可以为用户提供V O C s催化净化成套技术方案。现已经申请相 关发明专利45件，授权近10件。投资与收益：大连化物所开发的V0C.S净化催化剂具有高的催化活性和稳定性，催化剂性能 完全能够和国外进口催化剂相媲美，催化剂成本低于同类产品。
合作方式：技术转让、技术许可、技术入股、技术服务等。
投资规模：500万~ 1 000万。
