頂空-氣相色譜質譜法用于固化涂料中揮發性有機物檢測中的運用

鐘國鳴 張戈 徐璐(廣東產品質量監督檢驗研究院,廣東 佛山 528000)

頂空-氣相色譜質譜法用于固化涂料中揮發性有機物檢測中的運用

鐘國鳴 張戈 徐璐(廣東產品質量監督檢驗研究院,廣東 佛山 528000)

本文主要通過一定的儀器參數設置以及對試驗檢測的環境采取進一步優化的措施，然后通過采用氣相色譜-質譜法對固化涂料中的揮發性有機物進行檢測分析。經試驗檢測結果數據顯示，該測定結果達到了試驗預期目的。

頂空-氣相色譜質譜法；固化涂料；揮發性有機物；檢測

隨著經濟社會的不斷發展，在全世界，每年有眾多的揮發性有機化合物向大氣中進行排放，這些具有揮發性的有機化合物不僅影響人類的身體健康，而且長期以來嚴重污染和破壞了我國的生態環境，對人類的生存造成了巨大的威脅。20個世紀90年代，美國清潔空氣修正案中列出的兩百多項空氣污染物中，大約有一百多種物質屬于揮發性的有機化合物。其中固化涂料屬于其中的一大污染源，也成為我國當前家居室內重要的環境污染物質之一。

1 固化涂料中揮發性有機物檢測實驗設計

1.1 檢測儀器選擇

本研究分別采用上海盧湘儀離心機儀器有限公司生產的TG16-WS臺式離心機一臺、賽默飛世爾科技有限公司生產的FocusDSQII單四極桿氣相色譜質譜聯用儀一臺、江蘇省金壇市三南儀器廠生產的磁力攪拌器一臺以及由昆山禾創超聲儀器有限公司生產制造的KH-300DB型數控超聲器一臺。

1.2 測驗試劑以及檢測物質選擇

本文選取的檢測物質主要包括：購于天津四友精細化學品有限公司的色譜純二氯甲烷；購于天津市光復精細化工研究所的色標鄰二甲苯、甲醇、對二甲苯、苯、間二甲苯、乙苯以及乙二醇；購于天津市化學試劑研究所的色標一縮二乙二醇、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

本試驗采用60m×0.25mm×1.4μm的AgilentDB-624毛細管色譜柱、高純氦氣質量比例達99.999%，氣相色譜質譜進樣口溫度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，試驗的進樣量為lμL。設置進樣口分流比為40；頂空氣相色譜的質譜條件為：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行離子化處理檢測；電離方式：電子轟擊源(EI)，電離能量：70eV，質譜掃描的質量范圍為(m/z)=10-220amu，質譜掃描的時間段為7.1-8.2min，當氣相色譜質譜檢測完成分析要求后，將氣相色譜質譜檢測儀器及時關閉。

1.4 頂空-氣相色譜質譜檢測中關于標準檢測溶液的配置

使用一個能夠容納10mL標準溶液的容量瓶盛放10-20mg經過精確稱量的標準溶液，然后以二氯甲烷進行迅速定容。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 固化涂料中揮發性有機物頂空-氣相色譜質譜樣本檢測

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，再次經過密封作用與40分鐘的攪拌萃取，設置儀器參數為：10min、9000r/ min，當萃取攪拌結束之后，經過處理后選取清潔溶液，再采用頂空-氣相色譜質譜儀器進行檢測分析。

2 固化涂料中揮發性有機物實驗檢測結果分析

2.1 固化涂料中揮發性有機物實驗檢測結果優化

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散作用。試驗發現水能提高檢測靈敏度，但是在實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反應的被檢測物質的可溶性大大降低，經過幾次循環的實踐檢驗過程，最終從檢測數據結果中發現，只有將水與DMF物質的混合比例保持在1∶1時，才能確保水性固化涂料中的揮發性有機物迅速得到溶解擴散。標準樣本化合物頂空-氣相色譜質譜檢測結果見表1。

(1)有機物實驗檢測溶劑的選擇。通過上述表中的反應檢測數據結果可知，水作為一種常見的化學反應溶劑，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這種化學物質與水進行混合作為化學反應檢測的溶劑之后，隨著DMF量的不斷增大，二甲苯的綜合回收利用率也因此發生了一定的變化，經過實踐結果的不斷優化，當水與DMF的融合液比例為1∶1時，二甲苯的綜合回收利用率竟可以高達90%左右。

(2)頂空條件的選擇。本文以DMF與水作為化學反應檢測溶液，因此頂空設計檢測時溫度不應過高，將實驗的頂空平衡溫度區間固定為60～90℃時，檢測結果顯示:隨著頂空環境的溫度不斷升高，頂空檢測的響應值也在不斷上升，最終確定將反應檢測的恒定溫度值設為90℃。

11種固化涂料揮發性有機化合物保留時間、定性離子和定量離子

(3)氣相色譜質譜條件的選擇。本實驗經過化學反應后，對固化涂料中的有機物反應初始柱溫度值以及反應升溫之后的優化值進行觀測對比發現，頂空色相色譜峰形尖銳且對稱。

2.2 固化涂料中揮發性有機物實驗檢測結論

本文通過具體的實驗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行檢測分析，最終結果顯示：二氯甲烷以及丙酮這兩種不同的物質在多數固化涂料的有機物檢測試驗過程中被檢出，而在少數的固化涂料有機物檢測過程中，只有乙酸甲酯被檢出，且二氯甲烷的最高檢測質量竟高達447mg/kg。

3 結語

綜上所述，固化涂料中的揮發性有機物不僅對環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的毒性，所以對人類的生產生活具有非常不利的影響。本文主要以頂空-氣相色譜質譜檢測法為檢測的技術手段，通過對實驗的不斷改進與優化，進一步提高了固化涂料中揮發性有機物的檢測精確度。從氣相色譜-質譜法檢測實驗過程中可以發現，該檢測法不僅可以達到實際的檢測預期效果，而且檢測的精確度較高。

[1]朱瑩瑩.氣相色譜-質譜法檢測水性涂料中揮發性有機化合物[J].環境科學與技術,2015,01:55-60.

[2]呂慶.頂空氣相色譜-質譜法測定涂料中的5種揮發性有機物[J].分析測試學報,2011,02:171-175.