吹掃捕集—氣相色譜—質譜聯用法測定汽車內飾用紡織品中揮發性有機物

莫月香+楊欣卉+黃昊來

摘要：本文采用吹掃捕集-氣相色譜-質譜聯用法對汽車內飾用紡織品中揮發性有機物（VOC）進行了分析。方法采用DB-624毛細管色譜柱分離，質譜檢測器檢測。色譜進樣口溫度260℃，分流比10：1，升溫程序為初始溫度40℃，保持4min，以8℃/min升溫至90℃，保持20min，再以10℃/min升至150℃，之后以5℃/min升溫至200℃，最后以3℃/min升溫至215℃，以高純氦氣為載氣，流速1.5mL/min。23種VOC能夠完全分離，線性良好，線性相關系數r在0.9968～0.9997之間，最低檢出限在0.005mg/m2～0.014mg/m2之間，相對標準偏差RSD值小于6.55%。采用該方法對10份汽車內飾紡織品樣品進行了檢測，操作簡便、快捷，可以用于汽車內飾材料VOC檢測。

關鍵詞：揮發性有機物；熱解吸；GC-MS；汽車內飾材料

汽車內空氣質量的污染源是汽車內飾材料，這主要是由紡織品和皮革等汽車內飾材料在生產加工時殘留的有機溶劑造成的，包括苯、甲醛、二甲苯等揮發性化合物，這種原因引起的污染在剛購買的新車中尤其突出。隨著汽車工業的迅猛發展，人們停留在車內的時間越來越長，車內的環境質量將更大限度的影響著人們的健康，也因此越來越受到關注。

由于汽車內飾用紡織品釋放的VOCs一般呈現痕量水平，采用適當的預富集方法和檢測方法就顯得尤為重要。目前對汽車內飾用紡織品中揮發性有機物的測試尚無統一的國際標準，其測試方法主要有三種：（1）直接頂空-GC/MS測定；（2）容器捕集，用Tenax柱固相吸附-熱脫附-GC/MS測定；（3）固相微萃取-GC/MS測定。國內一般采用頂空-GC/MS，此方法適用于中等濃度的樣品，不能滿足痕量濃度樣品的檢測。而容器捕集，Tenax柱固相吸附-熱脫附- GC/MS法采樣過程容易污染，采樣裝置龐大，無法實現現場分析。固相微萃取- GC/MS法由于萃取頭上固定的涂層只能萃取極性相近的目標物，同時涂層材料薄，易吸附飽和，也不適用于種類多達20余種揮發性有機物的同時測定。本文以汽車內飾用紡織品為研究對象，采用吹掃捕集-氣相色譜-質譜聯用法，開展揮發性有機化合物（VOCs）的檢測研究，并建立汽車內飾材料中揮發性化合物的檢測方法。該法省時間便，適用于紡織品中痕量VOCs多組份的同時測定。

1 試驗

1.1 主要儀器與試劑

氣質聯用儀（Agilent 6890N/5975B），DB-624毛細管色譜柱（60m×0.32mm×1.8 ?m），CDS 8000 CDS 樣品濃縮儀（America），捕集肼（Tenax/硅膠/碳分子篩）。

標準物質（正己烷、氯乙烯、1，3-丁二烯、2-乙氧基乙醇、甲苯、己醛、4-乙烯基環己烯、N，N-二甲基甲酰胺、乙苯、鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯、苯乙烯、N，N-二甲基乙酰胺、環己酮、苯甲醛、辛醛、2-乙基己醇、十一烷、苯乙酮、4-苯基環己烯、壬醛、十三烷，純度≥99.0%）；甲醇（分析純）。

1.2 試驗方法

根據CDS 8000的樣品管的大小，截取樣品大小為10 cm×3 cm， 裝入樣品管中（容積約為200mL），裝載進吹掃捕集儀，經其濃縮后直接接入毛細管氣相色譜分析。采用外標法定量。

1.3 測試條件

1.3.1 吹掃捕集條件

吹掃氣體：高純N2（純度99.999%）；氣體流量：60 mL/min；吹掃溫度：80 ℃；吹掃時間：40 min；捕集肼熱解吸溫度：250 ℃；捕集肼解析時間：5 min。

1.3.2 氣相色譜-質譜條件

色譜柱：DB-624（60m×0.32mm×1.8 ?m）；

升溫程序：40℃（4min） 90℃（20min） 150℃ 200℃ 215℃；載氣為高純氦（99.9999%），柱流量：1.5mL/min； 進樣模式：分流進樣，分流比：10：1；進樣口溫度：260℃；

離子源電壓70eV；離子源溫度230℃；四極桿溫度150℃；全掃描模式；溶劑延遲6min；掃描范圍：25～400amu。

2 結果與討論

2.1 吹掃捕集條件的優化

本文采用正交試驗設計對影響結果的五個主要因素進行了優化，設計了五因素四水平的正交試驗方案L16（45），以考察個因素對捕集效果的影響，具體方案如表1所示。

根據各個物質的最佳組合找出出現頻率較大的公共因素，結合影響物質的顯著性影響因素和物質的峰響應大小綜合考慮，最終確定吹掃捕集的最佳優化條件：吹掃氣體：高純N2（純度99.999%）；氣體流量：60 mL/min；吹掃溫度：80 ℃；吹掃時間：40 min；捕集肼熱解吸溫度：250 ℃；捕集肼解析時間：5 min。

2.2 線性范圍及檢出限

配制5.00μg/mL、10.00μg/mL、20.00μg/mL、50.00μg/mL、100.00μg/mL、200.00μg/mL的23種物質的混合標準溶液，各取5μL注入采樣管中，按“1.3”節的條件進行吹掃捕集和GC/MS分析。各種物質的線性方程、最小檢測濃度見表2所示。由表2可知，選定的揮發性物質在該濃度范圍內呈較好的線性關系，相關系數（r）多數在0.99以上，最小檢測濃度在 0.005mg/m2～0.014mg/m2之間。

2.3 方法回收率和精密度

量取空白棉貼襯為10 cm×3 cm ，分別準確加入0.02mg/m2、0.08 mg/m2的標準混合溶液，迅速用錫紙封好，放置4小時后，直接放入吹掃捕集儀器的采樣管中，按照“1.3”節的條件進行測定。通過GC/MS進行數據分析（見表3），加標量為0.02 mg/m2，回收率為85.3%～96.0%，RSD（n=6）在1.25%～5.96%之間；加標量為0.08 mg/m2，回收率為90.0%～99.5%，RSD（n=6）在2.25%～6.55%之間；方法的回收率相對較高，RSD值較小，可以實現紡織品中23種化合物的測定。

2.4 方法重現性

取5?L 20.0 ?g/mL的標準混合溶液7份，按照“1.3”節的條件進行測試；以正己烷等23種物質為目標化合物，分別對其進行重復測定（n=7），結果見表3，相對標準偏差在0.65%～9.07%之間，小于10%，滿足檢測的需要。

2.5 實際樣品分析

應用本方法對10份汽車內飾紡織樣品進行揮發性化合物測試，結果見表4。

結果表明，相同功能的不同樣品揮發出來的有害物質含量差異很大，例如：同為絨面座椅套，座椅套1不含1，3-丁二烯，而座椅套3則含量很高。所以建立有效的揮發性有機物檢測方法，對選擇含有低毒汽車內部裝材料很有意義。

3 結論

利用吹掃捕集技術采集濃縮紡織品中的揮發性物質，再經GC/MS檢測，可以實現多類化合物的同時檢測，在測定固體樣品（如紡織品、皮革）方面具有簡單、環保的優點，有較大的推廣前景。