氣相色譜-質譜聯用測定輪胎膠料中多環芳烴含量

徐艷林 陳緒飛 高 明

華勤集團通力輪胎有限公司

氣相色譜-質譜聯用測定輪胎膠料中多環芳烴含量

徐艷林 陳緒飛 高 明

華勤集團通力輪胎有限公司

多環芳烴(PAHs)是分子中含有兩個或兩個以上的苯環結構的一類惰性較強、性質穩定的環境污染物，是煤、石油、煤焦油等有機物的熱解或不完全熱解或不完全燃燒產物?；诖?，本文將著重分析探討氣相色譜-質譜聯用測定輪胎膠料中多環芳烴含量，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

輪胎；氣相色譜-質譜聯用；多環芳烴

1、多環芳烴及氣相色譜-質譜聯用法概述

1976年，美國環保署(USEPA)將其中16種具有顯著的致癌、致畸、致突變作用的PAHs列入優先控制有毒有機污染物黑名單中。目前，常用的多環芳烴的測定方法主要有液相色譜法(LC)、氣相色譜法(GC)和氣相-質譜聯用法(GC-MS)等。氣相色譜-質譜聯用是一種定性定量分析多環芳烴的重要手段，其優勢在于在復雜干擾物偏多和多組分背景下可以實現快速定性，通過選擇離子掃描(SIM)方式對PAHs單體進行準確定量.近年來，氣相色譜-質譜聯用儀(GCEI-MS)、氣相色譜-三重四極桿串聯質譜(GC-QQQ-MS)技術已應用于土壤中多環芳烴的檢測。

2、輪胎膠料中多環芳烴含量氣相色譜-質譜聯用測定

2.1 實驗

1)試劑。8種PAHs標準樣品，迪馬科技有限公司產品；甲苯、石油醚、乙酸乙酯和三氯甲烷，分析純，市售品。2)主要儀器。7890-5975C型GC-MS儀，美國安捷倫科技儀器公司產品；KQ-500E型超聲波清洗儀，昆山市超聲儀器有限公司產品；SY2000型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器公司產品；5810R型離心機，艾本德(中國)有限公司產品。3)操作步驟。配制標準溶液。用甲苯配制200mg·L-1的18種PAHs標準溶液，使用時再用甲苯將其稀釋至所需濃度；萃取。將輪胎膠料剪成體積約1mm3的膠粒樣品，稱取0.5g樣品，加入25mL溶劑，在一定溫度下用超聲波萃取一定時間，然后以4000r·min-1的轉速離心15min，再將上層液體轉入旋轉蒸發儀，濃縮至約1mL；提純。先用10mL石油醚對固相萃取柱(SPE)進行活化，流速不大于5mL·min-1；再將經旋轉蒸發儀濃縮至約1mL的萃取液轉移至SPE；然后用10mL甲苯清洗蒸發瓶，清洗液也一并轉移至SPE；收集經SPE提純的液體，并用25mL正己烷洗脫SPE，收集洗脫液。4)GC-MS分析。選擇在離子檢測模式下對18種PAHs進行分析。質量掃描范圍35～500aum，不分流進樣，掃描時間1s，離子源溫度150～200℃，輔助加熱區溫度250～300℃，進樣口溫度250～300℃。

2.2 結果與討論

2.2.1 標準曲線的繪制。SACN掃描所得8種PAHs混合物及內標物相關參數見表1，8種PAHs混合物及內標物SIM掃描結果如圖1所示。由于所用色譜柱為非PAHs專用柱，無法將苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(j)熒蒽3個同分異構體分離，因此采用面積加和法進行定量。利用SIM掃描測試內標液質量濃度為0.04mg·L-1、8種PAHs混合標準溶液質量濃度為0.002，0.008，0.02，0.05和0.1mg·L-1的系列標準溶液。

2.2.2 樣品處理。1)萃取劑樣品中多環芳烴的提取方法有很多，如索氏提取法、固相萃取法、超臨界流體法和超聲波萃取法等，本試驗根據炭黑的性質選擇超聲波萃取法。PAHs化合物的萃取液有甲苯、二氯甲烷、正己烷、丙酮混合液等，甲苯對高沸點PAHs苯并蒽、苯并芘提取效果較好。對ZEK01.4-08(2011)[5]及GB/T29614—2013所用的萃取劑進行了對照，選擇某一型號的炭黑分別以甲苯、乙酸乙酯為萃取劑，各做3組平行試驗，分析結果見表3。由表3可以看出，在相同的試驗條件下，甲苯萃取炭黑中的PAHs效率明顯優于乙酸乙酯，因此后續試驗以甲苯為萃取劑。2)萃取溫度。根據相關標準，利用超聲波萃取法萃取塑料、輪胎、彈性體等樣品中PAHs時所選溫度均為60℃，此溫度下所監控的8種PAHs及所用萃取劑較穩定，因此試驗均采用60℃水浴超聲萃取。3)萃取時間。萃取時間直接關系到樣品中PAHs的萃取效率，若時間太短則萃取不完全，時間過長可能會導致部分PAHs分解。將已知含有PAHs的某一炭黑分為5組、每組3個平行試樣進行試驗，結果取平均值。稱取0.25g樣品加入10mL含有內標物的甲苯溶液，于60℃的水浴中超聲處理30，60，90，120和150min，然后進行冷卻、離心、過濾、GC/MS分析，測試結果如圖1所示。

圖1 萃取時間優化曲線

4)方法。利用所優化的條件對已知含有PAHs的炭黑樣品進行4組平行試驗，測試結果見表1。由表1可以看出，平行試驗PAHs的測試相對標準偏差小于8.7%，表明方法準確度高，能夠用于炭黑中PAHs含量的測定。

表1 方法準確性測試結果

5)樣品測試。稱取0.2500g(精確到0.0001g)的樣品，按優化條件進行GC/MS測試分析。每批樣品測試前先測試一個質控樣，對標準曲線進行校正。公司日常生產用炭黑監控測試結果見表2。從測試數據分析，共監控了7個廠家的17個炭黑樣品，合格率為70.59%。其中不合格產品中BaP不合格率為100%，PAHs不合格率為20%。

表2 GC/MS法測試不同廠家炭黑中PAHs含量

[1]曹銀鈴.C_(18)膜萃取—氣相色譜/質譜法測定海螺溝冰雪中多環芳烴的方法研究[D].成都理工大學，2014.

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[3]楊君.植物油中多環芳烴的GC-MS/MS檢測方法的研究及應用[D].青島大學，2014.

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