鐘國(guó)鳴 張戈 徐璐(廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院,廣東 佛山 528000)

頂空-氣相色譜質(zhì)譜法用于固化涂料中揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)中的運(yùn)用

鐘國(guó)鳴 張戈 徐璐(廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院,廣東 佛山 528000)

本文主要通過(guò)一定的儀器參數(shù)設(shè)置以及對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)的環(huán)境采取進(jìn)一步優(yōu)化的措施，然后通過(guò)采用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)固化涂料中的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)分析。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，該測(cè)定結(jié)果達(dá)到了試驗(yàn)預(yù)期目的。

頂空-氣相色譜質(zhì)譜法；固化涂料；揮發(fā)性有機(jī)物；檢測(cè)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，在全世界，每年有眾多的揮發(fā)性有機(jī)化合物向大氣中進(jìn)行排放，這些具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物不僅影響人類的身體健康，而且長(zhǎng)期以來(lái)嚴(yán)重污染和破壞了我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，對(duì)人類的生存造成了巨大的威脅。20個(gè)世紀(jì)90年代，美國(guó)清潔空氣修正案中列出的兩百多項(xiàng)空氣污染物中，大約有一百多種物質(zhì)屬于揮發(fā)性的有機(jī)化合物。其中固化涂料屬于其中的一大污染源，也成為我國(guó)當(dāng)前家居室內(nèi)重要的環(huán)境污染物質(zhì)之一。

1 固化涂料中揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 檢測(cè)儀器選擇

本研究分別采用上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司生產(chǎn)的TG16-WS臺(tái)式離心機(jī)一臺(tái)、賽默飛世爾科技有限公司生產(chǎn)的FocusDSQII單四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀一臺(tái)、江蘇省金壇市三南儀器廠生產(chǎn)的磁力攪拌器一臺(tái)以及由昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司生產(chǎn)制造的KH-300DB型數(shù)控超聲器一臺(tái)。

1.2 測(cè)驗(yàn)試劑以及檢測(cè)物質(zhì)選擇

本文選取的檢測(cè)物質(zhì)主要包括：購(gòu)于天津四友精細(xì)化學(xué)品有限公司的色譜純二氯甲烷；購(gòu)于天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所的色標(biāo)鄰二甲苯、甲醇、對(duì)二甲苯、苯、間二甲苯、乙苯以及乙二醇；購(gòu)于天津市化學(xué)試劑研究所的色標(biāo)一縮二乙二醇、乙醇、乙二醇乙醚醋酸酯、異丙醇、乙二醇乙醚、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、甲苯以及二甲基乙醇胺、乙二醇單丁醚、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二乙二醇單丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇等。

1.3 檢測(cè)儀器的適用條件分析

本試驗(yàn)采用60m×0.25mm×1.4μm的AgilentDB-624毛細(xì)管色譜柱、高純氦氣質(zhì)量比例達(dá)99.999%，氣相色譜質(zhì)譜進(jìn)樣口溫度250℃，柱溫箱40℃保持2min后以10℃/min的速率迅速升溫至280℃，載氣流速2.0mL/min的恒流模式，試驗(yàn)的進(jìn)樣量為lμL。設(shè)置進(jìn)樣口分流比為40；頂空氣相色譜的質(zhì)譜條件為：250℃的傳輸線溫度、320℃的離子源溫度，然后通過(guò)70eV的EI電離能量，使用EI電子轟擊的電離方式進(jìn)行離子化處理檢測(cè)；電離方式：電子轟擊源(EI)，電離能量：70eV，質(zhì)譜掃描的質(zhì)量范圍為(m/z)=10-220amu，質(zhì)譜掃描的時(shí)間段為7.1-8.2min，當(dāng)氣相色譜質(zhì)譜檢測(cè)完成分析要求后，將氣相色譜質(zhì)譜檢測(cè)儀器及時(shí)關(guān)閉。

1.4 頂空-氣相色譜質(zhì)譜檢測(cè)中關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)溶液的配置

使用一個(gè)能夠容納10mL標(biāo)準(zhǔn)溶液的容量瓶盛放10-20mg經(jīng)過(guò)精確稱量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后以二氯甲烷進(jìn)行迅速定容。操作過(guò)程如下：精確稱取1.44mg的二乙二醇丁醚醋酸酯、1.04mg的甲醇以及1.48mg的異丙醇、1.46mg的二甲基乙醇胺、1.9mg的乙二醇甲醚醋酸酯、2.05mg的二乙二醇、1.35mg的乙二醇甲醚、1.9mg的乙二醇甲醚醋酸酯、1.35mg的2-氨基-2-甲基-1-丙醇、1.64mg的間二甲苯及1.49mg的二乙二醇單丁醚后用二氯甲烷迅速定容。

1.5 固化涂料中揮發(fā)性有機(jī)物頂空-氣相色譜質(zhì)譜樣本檢測(cè)

通過(guò)精確的稱量，選取2g的樣品加入容積為30毫升的密封容器中，然后再加入20mL的二氯甲烷溶劑，再次經(jīng)過(guò)密封作用與40分鐘的攪拌萃取，設(shè)置儀器參數(shù)為：10min、9000r/ min，當(dāng)萃取攪拌結(jié)束之后，經(jīng)過(guò)處理后選取清潔溶液，再采用頂空-氣相色譜質(zhì)譜儀器進(jìn)行檢測(cè)分析。

2 固化涂料中揮發(fā)性有機(jī)物實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果分析

2.1 固化涂料中揮發(fā)性有機(jī)物實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果優(yōu)化

對(duì)于常見(jiàn)固化涂料而言，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)試劑可以對(duì)固化涂料起到很好的溶解擴(kuò)散作用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水能提高檢測(cè)靈敏度，但是在實(shí)際的固化涂料樣本分析檢測(cè)過(guò)程中，由于水的比例不斷增加，從而使真正參加化學(xué)反應(yīng)的被檢測(cè)物質(zhì)的可溶性大大降低，經(jīng)過(guò)幾次循環(huán)的實(shí)踐檢驗(yàn)過(guò)程，最終從檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，只有將水與DMF物質(zhì)的混合比例保持在1∶1時(shí)，才能確保水性固化涂料中的揮發(fā)性有機(jī)物迅速得到溶解擴(kuò)散。標(biāo)準(zhǔn)樣本化合物頂空-氣相色譜質(zhì)譜檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

(1)有機(jī)物實(shí)驗(yàn)檢測(cè)溶劑的選擇。通過(guò)上述表中的反應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果可知，水作為一種常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)溶劑，可提高色譜的檢測(cè)靈敏度，但對(duì)二甲苯的回收利用率只有50%左右，因此通過(guò)采用DMF這種化學(xué)物質(zhì)與水進(jìn)行混合作為化學(xué)反應(yīng)檢測(cè)的溶劑之后，隨著DMF量的不斷增大，二甲苯的綜合回收利用率也因此發(fā)生了一定的變化，經(jīng)過(guò)實(shí)踐結(jié)果的不斷優(yōu)化，當(dāng)水與DMF的融合液比例為1∶1時(shí)，二甲苯的綜合回收利用率竟可以高達(dá)90%左右。

(2)頂空條件的選擇。本文以DMF與水作為化學(xué)反應(yīng)檢測(cè)溶液，因此頂空設(shè)計(jì)檢測(cè)時(shí)溫度不應(yīng)過(guò)高，將實(shí)驗(yàn)的頂空平衡溫度區(qū)間固定為60～90℃時(shí)，檢測(cè)結(jié)果顯示:隨著頂空環(huán)境的溫度不斷升高，頂空檢測(cè)的響應(yīng)值也在不斷上升，最終確定將反應(yīng)檢測(cè)的恒定溫度值設(shè)為90℃。

11種固化涂料揮發(fā)性有機(jī)化合物保留時(shí)間、定性離子和定量離子

(3)氣相色譜質(zhì)譜條件的選擇。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后，對(duì)固化涂料中的有機(jī)物反應(yīng)初始柱溫度值以及反應(yīng)升溫之后的優(yōu)化值進(jìn)行觀測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，頂空色相色譜峰形尖銳且對(duì)稱。

2.2 固化涂料中揮發(fā)性有機(jī)物實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)論

本文通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)案例分別對(duì)常見(jiàn)的幾種溶劑型固化涂料樣品以及不同的水性可溶涂料樣本進(jìn)行檢測(cè)分析，最終結(jié)果顯示：二氯甲烷以及丙酮這兩種不同的物質(zhì)在多數(shù)固化涂料的有機(jī)物檢測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中被檢出，而在少數(shù)的固化涂料有機(jī)物檢測(cè)過(guò)程中，只有乙酸甲酯被檢出，且二氯甲烷的最高檢測(cè)質(zhì)量竟高達(dá)447mg/kg。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，固化涂料中的揮發(fā)性有機(jī)物不僅對(duì)環(huán)境具有很大的影響和破壞作用，而且對(duì)人體的健康會(huì)造成很大的威脅，有的固化材料具有很強(qiáng)的毒性，所以對(duì)人類的生產(chǎn)生活具有非常不利的影響。本文主要以頂空-氣相色譜質(zhì)譜檢測(cè)法為檢測(cè)的技術(shù)手段，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的不斷改進(jìn)與優(yōu)化，進(jìn)一步提高了固化涂料中揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)精確度。從氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，該檢測(cè)法不僅可以達(dá)到實(shí)際的檢測(cè)預(yù)期效果，而且檢測(cè)的精確度較高。

[1]朱瑩瑩.氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)水性涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2015,01:55-60.

[2]呂慶.頂空氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定涂料中的5種揮發(fā)性有機(jī)物[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào),2011,02:171-175.