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

鐘國鳴 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)物檢測中的運(yùn)用

鐘國鳴 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)

本文主要通過一定的儀器參數(shù)設(shè)置以及對試驗(yàn)檢測的環(huán)境采取進(jìn)一步優(yōu)化的措施，然后通過采用氣相色譜-質(zhì)譜法對固化涂料中的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測分析。經(jīng)試驗(yàn)檢測結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，該測定結(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

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(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，而且長期以來嚴(yán)重污染和破壞了我國的生態(tài)環(huán)境，對人類的生存造成了巨大的威脅。20個(gè)世紀(jì)90年代，美國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)物檢測實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 檢測儀器選擇

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臺式離心機(jī)一臺、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、江蘇省金壇市三南儀器廠生產(chǎn)的磁力攪拌器一臺以及由昆山禾創(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。

1.2 測驗(yàn)試劑以及檢測物質(zhì)選擇

本文選取的檢測物質(zhì)主要包括：購于天津四友精細(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、對二甲苯、苯、間二甲苯、乙苯以及乙二醇；購于天津市化學(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；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)譜檢測完成分析要求后，將氣相色譜質(zhì)譜檢測儀器及時(shí)關(guān)閉。

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

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

通過精確的稱量，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)行檢測分析。

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

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

對于常見固化涂料而言，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)試劑可以對固化涂料起到很好的溶解擴(kuò)散作用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水能提高檢測靈敏度，但是在實(shí)際的固化涂料樣本分析檢測過程中，由于水的比例不斷增加，從而使真正參加化學(xué)反應(yīng)的被檢測物質(zhì)的可溶性大大降低，經(jīng)過幾次循環(huán)的實(shí)踐檢驗(yàn)過程，最終從檢測數(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)譜檢測結(jié)果見表1。

(1)有機(jī)物實(shí)驗(yàn)檢測溶劑的選擇。通過上述表中的反應(yīng)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果可知，水作為一種常見的化學(xué)反應(yīng)溶劑，可提高色譜的檢測靈敏度，但對二甲苯的回收利用率只有50%左右，因此通過采用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)檢測溶液，因此頂空設(shè)計(jì)檢測時(shí)溫度不應(yīng)過高，將實(shí)驗(yàn)的頂空平衡溫度區(qū)間固定為60～90℃時(shí)，檢測結(jié)果顯示:隨著頂空環(huán)境的溫度不斷升高，頂空檢測的響應(yīng)值也在不斷上升，最終確定將反應(yīng)檢測的恒定溫度值設(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)過化學(xué)反應(yīng)后，對固化涂料中的有機(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)行觀測對比發(fā)現(xiàn)，頂空色相色譜峰形尖銳且對稱。

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

本文通過具體的實(shí)驗(yàn)檢測案例分別對常見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)物檢測試驗(yàn)過程中被檢出，而在少數(shù)的固化涂料有機(jī)物檢測過程中，只有乙酸甲酯被檢出，且二氯甲烷的最高檢測質(zhì)量竟高達(dá)447mg/kg。

3 結(jié)語

綜上所述，固化涂料中的揮發(fā)性有機(jī)物不僅對環(huán)境具有很大的影響和破壞作用，而且對人體的健康會造成很大的威脅，有的固化材料具有很強(qiáng)的毒性，所以對人類的生產(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)譜檢測法為檢測的技術(shù)手段，通過對實(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)物的檢測精確度。從氣相色譜-質(zhì)譜法檢測實(shí)驗(yàn)過程中可以發(fā)現(xiàn)，該檢測法不僅可以達(dá)到實(shí)際的檢測預(yù)期效果，而且檢測的精確度較高。

[1]朱瑩瑩.氣相色譜-質(zhì)譜法檢測水性涂料中揮發(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)譜法測定涂料中的5種揮發(fā)性有機(jī)物[J].分析測試學(xué)報(bào),2011,02:171-175.