石膏板中揮發(fā)性有機(jī)化合物的測(cè)定

韓 蔚 郭中寶 丁建軍 梅一飛

（中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

1 前言

建筑材料行業(yè)是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重要支柱產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)和加工過(guò)程要耗費(fèi)大量的能源。因而，發(fā)展和推廣環(huán)保節(jié)能型建筑材料是勢(shì)在必行的。當(dāng)今世界，環(huán)保已經(jīng)成為全人類普遍關(guān)注的話題，在住宅建設(shè)的全過(guò)程中，時(shí)時(shí)刻刻涉及到環(huán)保的問(wèn)題：建筑材料的生產(chǎn)涉及土地、木材、水、能耗等資源；土建工程涉及揚(yáng)塵、噪聲、垃圾等環(huán)境污染問(wèn)題；房屋裝修過(guò)程中涉及結(jié)構(gòu)破壞、裝修材料污染指數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)、噪聲擾民等問(wèn)題；住宅使用過(guò)程中涉及采暖、空調(diào)使用耗能、建筑隔聲、防火等問(wèn)題。因此，開發(fā)生產(chǎn)環(huán)保節(jié)能型建筑材料，在執(zhí)行國(guó)家節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策中起著舉足輕重的作用。

揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）按照世界衛(wèi)生組織的定義是指熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50℃-260℃之間的有機(jī)化合物。VOC的主要成分為芳香烴、鹵代烴、脂肪烴、氮烴等，多達(dá)900多種，其中部分已被列為致癌物，如氯乙烯、苯、多環(huán)芳烴等。石膏板是以CaSO4·2H2O為主要原料的建筑材料，由于其特有的節(jié)能和環(huán)保性能，在當(dāng)代建筑中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。一直以來(lái)，石膏板都被稱為“綠色建材”、“環(huán)保建材”，人們從來(lái)就沒有對(duì)其危害性進(jìn)行過(guò)關(guān)注。本文在參考前人研究的基礎(chǔ)上，把石膏板樣品直接裝入熱解析管中進(jìn)行熱解析，刪除了使用有機(jī)溶劑對(duì)其前處理的方法，采用氣相色譜—質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用法對(duì)石膏板中的VOC進(jìn)行測(cè)定。本方法的背景低，操作簡(jiǎn)單，快捷，靈敏度高。測(cè)定結(jié)果表明石膏板中的VOC主要為苯系物、醛類化合物、烷烴類化合物和鹵代烴等化合物。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器設(shè)備

Master TD熱解析儀及工作軟件（意大利DANI公司）

GCMS-QP2010Plus氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀及工作軟件（日本島津公司）

Rtx-1301毛細(xì)管色譜柱（30m×0.25mm×0.25μm）

2.2 儀器測(cè)量條件

2.2 .1 熱解析儀測(cè)定條件

解析管溫度：90℃，解析時(shí)間：1hr，解析壓力：1.00bar

2.2 .2 氣相色譜質(zhì)譜分析條件

進(jìn)樣口溫度：250℃，檢測(cè)器：MS，離子原溫度：200℃

柱溫：程序升溫，起始50℃以10℃/min，升至250℃保持10min

2.3 試劑

甲苯、二甲苯、氯辛烷、壬醛、癸醛、氯代癸烷、2,3,6-三甲基癸烷、2,6,10,15-四甲基十七烷、2,6,11-三甲基十二烷、3,7-二甲基癸烷、以上試劑純度均為99%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）以上。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

2.4 .1 稱取0.5g（精確至0.0001g）石膏板樣品于熱解析管中，在（90±2）℃一次解析1h，二次熱解析進(jìn)樣。以質(zhì)譜定性，峰面積定量，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

2.4 .2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制，分別稱取0.01g、0.02g、0.03g、0.04g（精確至0.0001g）的甲苯用乙醇分別溶解在50mL的容量瓶中，并定容至刻度，搖勻。二甲苯、氯辛烷、壬醛、癸醛、氯代癸烷、2,3,6-三甲基癸烷、2,6,10,15-四甲基十七烷、2,6,11-三甲基十二烷、3,7-二甲基癸烷也按上述方法進(jìn)行。

2.4 .3 準(zhǔn)確移取1ul配置好的標(biāo)準(zhǔn)溶液注入熱解析管中，在（90±2）℃一次解析1h，二次熱解析進(jìn)樣。以質(zhì)譜定性，峰面積定量，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

2.4 .4 以峰面積A為縱坐標(biāo)，相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量m(mg)為橫坐標(biāo)，即得標(biāo)準(zhǔn)曲線。對(duì)于已知純度的化合物之外的未知化合物，則以甲苯標(biāo)準(zhǔn)曲線為未知化合物的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

各組分含量按式（1）計(jì)算

式中： Xi —— 試樣中各組分含量，單位為毫克每千克（mg/kg）;

Ci —— 從標(biāo)準(zhǔn)曲線上讀取得試樣中各組分質(zhì)量，單位為毫克（mg）；

M —— 試樣的質(zhì)量，單位為克（g）；

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗(yàn)方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

現(xiàn)今測(cè)定VOC的標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)有很多，大多采用溶劑萃取的方法對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行萃取后再測(cè)定[1]，此類方法對(duì)操作人員的傷害較大，并且對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定的污染；還有采用環(huán)境模擬艙來(lái)測(cè)定待測(cè)樣品中的VOC，例如GB18587-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料 地毯、地毯襯墊及地毯膠粘劑有害物質(zhì)釋放限量》[2]中TVOC的測(cè)定，即采用小型環(huán)境試驗(yàn)艙法測(cè)定待測(cè)樣品揮發(fā)到空氣中來(lái)的有害物質(zhì)，利用吸附管/熱解析/毛細(xì)管氣相色譜儀進(jìn)行取樣和分析，該實(shí)驗(yàn)方法操作較復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)。在JC 1066-2008《建筑防水涂料有害物質(zhì)限量》[3]和HJ/T303-2006《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 家具》[4]中苯系物的測(cè)定方法，采用了頂空氣相色譜法對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)方法為將待測(cè)樣品放入20ml頂空瓶中在一定溫度下平衡1h后進(jìn)樣，經(jīng)GC-MS進(jìn)行分析。

本文采用了兩種方法對(duì)石膏板中的VOC進(jìn)行測(cè)定，一為頂空氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法，將石膏板樣品裝入20ml頂空瓶中，在（90±2）℃平衡1h，進(jìn)樣1ul，經(jīng)GC-MS進(jìn)行分析，同時(shí)做空白試驗(yàn)。待測(cè)樣品試驗(yàn)結(jié)果和空白試驗(yàn)結(jié)果相接近，原因?yàn)?0ml頂空瓶中存在大量的空氣，而石膏板中的VOC含量較低，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和空白結(jié)果在同一數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)，因此采用頂空氣相色譜法無(wú)法對(duì)石膏板中的VOC進(jìn)行測(cè)定； 二為熱解析氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法。將石膏板樣品直接裝入熱解析管中，在（90±2）℃一次解析1h，二次解析進(jìn)樣，經(jīng)GC-MS進(jìn)行分析，同時(shí)做空白試驗(yàn)，由于熱解析管的容積很小，將石膏板樣品裝入熱解析管后，其空氣含量很低，幾乎可以忽略不計(jì)，因此采用熱解析氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法不僅可對(duì)石膏板中的VOC進(jìn)行測(cè)定，而且其方法的靈敏度高。

3.2 試驗(yàn)方法的檢出限

以甲苯為研究對(duì)象，將其能辨別相應(yīng)信號(hào)為噪音的3倍計(jì)算出石膏板中TVOC的最小檢出濃度為檢出限，結(jié)果為0.001mg/kg。

3.3 試驗(yàn)方法的精密度

將同一樣品分別裝入6支空白熱解析管中，按照2.4.1的方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1。

3.4 樣品的測(cè)定

采集10個(gè)樣品進(jìn)行VOC測(cè)定，結(jié)果見表2。由表2可以看出，雖然石膏板中存在一定量的VOC，但其均在一個(gè)極低的范圍內(nèi)，均小于10mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其的限量要求，因此可以認(rèn)為石膏板中的VOC不足以對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。

4 結(jié) 語(yǔ)

1本文在對(duì)石膏板中的VOC進(jìn)行測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)，石膏板中的VOC中含有苯系物，例如：甲苯、二甲苯、醛類化合物、例如：壬醛、癸醛、烷烴類化合物，例如：2,3,6-三甲基癸烷、2,6,10,15-四甲基十七烷、2,6,11-三甲基十二烷、3,7-二甲基癸烷和鹵代烴，例如氯辛烷、氯代癸烷等化合物。這些化合物可能來(lái)自于用于生產(chǎn)石膏板的輔料，例如涂層、墨汁和其他材料。

表1 方法精密度

表2 樣品分析結(jié)果

2根據(jù)GB 18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》規(guī)定，水性墻面膩?zhàn)拥腣OC含量不高于15g/Kg，內(nèi)墻涂料中苯、甲苯、乙苯、二甲苯總和不高于300mg/kg。由此可見，石膏板中的VOC含量要遠(yuǎn)低于GB 18582-2008中有害物質(zhì)的限量，因此可以認(rèn)為石膏板中的VOC不足以對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。

3通過(guò)對(duì)石膏板中VOC測(cè)定方法的探討，認(rèn)為熱解析-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法是一種較先進(jìn)的分析技術(shù)。該方法操作簡(jiǎn)單快速，分離度好，本底低，靈敏度高，檢出限低，不用有機(jī)溶劑對(duì)樣品進(jìn)行前處理，減少了對(duì)環(huán)境的二次污染和操作人員的傷害，提高了工作效率。

[1]GB18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修材料 內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》

[2]GB18587-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料 地毯、地毯襯墊及地毯膠粘劑有害物質(zhì)釋放限量》

[3]JC1066-2008《建筑防水涂料有害物質(zhì)限量》

[4]HJ/T303-2006《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 家具》