塑膠跑道中有機揮發物二硫化碳的吸附性研究

何毅華，王詠祥，吳 彤，馮 妙

(廣州廣電計量檢測股份有限公司，廣東 廣州 510656)

0 引言

近年來，塑膠跑道因平整度好、抗壓強度高、物理性能好、硬度彈性適當等優點，被廣泛應用于學校和社區等場所。但隨著塑膠跑道的大面積使用，“毒跑道”事件屢有發生，嚴重危害了人們的身體健康，尤其是學生群體受害最為嚴重[1-3]。二硫化碳是一種易揮發的有機溶劑，一般用于粘膠纖維、玻璃紙、農藥、殺蟲劑的生產及橡膠的提取等，同樣存在于塑膠跑道中[4-5]。二硫化碳極度易燃，具有刺激性，不僅是首個確認的具有神經毒性的工業溶劑，而且還嚴重損害血管[6-7]。

2018年5月14日，國家市場監督管理總局與國家標準化管理委員會聯合批準發布了GB 36246-2018《中小學合成材料面層運動場地》標準，明確規范了合成材料面層中有害物質的測試方法及限量要求。其中，對于二硫化碳的測試只規定了活性炭管采集[8]。但是，目前商品型的活性炭管因吸附填料的不同導致最終吸附效果差異明顯，常見吸附填料按孔徑分布可分為無規則微孔(如椰子殼)、中孔孔徑(如Carbopack B)、微孔孔徑(如Carboxen 1000)、規則中微孔(如Scalpha 600、Scalpha 900)和復合型孔徑(如Scalpha C100、CarbopackC/B/1000)。因此，為了挑選合適的活性炭管測試塑膠跑道中的二硫化碳，利用袋式法[9]對目前常用的填料及不同類型的活性炭進行篩選對比，最終篩選出吸附效率最高的活性炭管，以此為后期塑膠跑道中有機揮發物二硫化碳的測試提供依據。

1 實驗情況

1.1 試驗材料

甲醇(農殘級，J.T.BAKER)，二硫化碳(純度99.5%，Chemservice)。

1.2 試驗裝置

十萬分級分析天平 X205BDU(瑞士METTLER TOLEDO公司)，微量進樣器(5 μL、10 μL)，熱脫附全自動標樣制備器(萊創科技應用發展有限公司)，熱解析脫附系統(maekes TD100-Xr)，氣相色譜質譜聯用儀GC/MS(安捷倫)，恒流空氣采樣泵(Gilian)，氣體流量校準計(mini-BUCK)，裝有PTFE開關閥的PVF 袋(200 L)，步入式恒溫烘箱(昇微4.8 m×3.3 m×2.6 m(W×D×H)，高純氮氣(99.999%)，椰子殼，Scalpha C100管，Scalpha 900管，Scalpha 600管，CarbopackC/B/1000管，Carbopack B管，容量瓶：10 mL。

1.3 標準溶液的配置

用十萬分級分析天平準確稱取0.100 0 g的二硫化碳標準物質到10 mL容量瓶中配置儲備液，用甲醇稀釋定容到刻度，配置成10 g/L的二硫化碳儲備液。再逐級稀釋為1 000 mg/L、500 mg/L、250 mg/L、50 mg/L、25 mg/L和5 mg/L的標準工作液。利用標準管制備系統分別將2 μL不同濃度的標準溶液注入到捕集管中，調節標準管制備系統流量為100 mL/min，累計吹2 min后將管兩端密封。

1.4 試驗方法

利用袋式法對各活性炭管進行二硫化碳吸附測試，具體操作為：在200 L的聚氟乙烯采樣袋中注入一定量的二硫化碳液體，并充入100 L高純氮氣，后置于60 ℃恒溫烘箱中平衡2 h。隨后，利用不同活性炭管采集袋內的二硫化碳，采集流量為200 mL/min，各采集25 min，最后利用TDS-GC/MS進行分析。

2 結果分析

2.1 各物質儀器響應結果

取3個200 L空白采樣袋，分別用微量注射器往袋中加入5 μL的10 g/L的二硫化碳儲備液，再按照上述的方法步驟進行試驗，每次各管中二硫化碳的測試結果如表1所示。同時，為了探究各活性炭管對二硫化碳的殘留情況，利用標準管制備系統將2 μL的10 g/L的二硫化碳儲備液注入到各活性炭管中，重復解析同一根管，每次各管中二硫化碳的測試結果如表2所示。

表1 不同活性炭管采集二硫化碳測試結果(以峰面積計)

表2 不同活性炭管中二硫化碳高濃度殘留測試結果(以峰面積計)

由表1測試結果可知，不同活性炭管吸附能力有一定差異，其中吸附能力從強到弱依次為：3號、4號；2號、5號；1號；6號活性炭管，且除1號椰子殼重現性較差外，其余5種活性炭管重現性均較好。同時，表2中6種活性炭管在高濃度吸附時均無殘留，且4號Scalpha 600活性炭管吸附能力要好于其余5種管。此外，復合型活性炭管(Scalpha C100和CarbopackC/B/1000)的價格要高于其他管。綜上所述，推薦使用Scalpha 600活性炭管。

2.2 標準工作曲線

利用標準管制備系統將1.3節制備的1 000 mg/L、500 mg/L、250 mg/L、50 mg/L、25 mg/L和5 mg/L各標準溶液2 μL注入到含有Scalpha 600活性炭管中，利用TDS-GC/MS分析。線性相關系數為0.999 7，相關性良好，結果如圖1所示。

圖1 二硫化碳標準工作曲線

2.3 精密度與準確度試驗

取3個200 L空白采樣袋，分別用微量注射器往袋中加入2 μL的5 mg/L、50 mg/L和1 000 mg/L的二硫化碳標準溶液，按照上述的方法步驟進行測試，每個加標濃度點各采集7根Scalpha 600活性炭管，計算各重復試驗的相對標準偏差和回收率，測試結果如表3所示。

表3 精密度與準確度測試結果

由表3測試結果可知，當加標濃度為0.01 μg時，分別用3倍標準偏差和10倍標準偏差確定儀器檢出限和定量限為0.001 0 mg/m3和0.003 5 mg/m3；同時，各加標濃度點重復性試驗的相對標準偏差均小于10%，說明Scalpha 600方法精密度高，重復性好。此外，各加標濃度點平均回收率為100.3%～105.9%，表明Scalpha 600方法準確度高，上述結果均能滿足要求。

3 結論

本文針對塑膠跑道管控標準中二硫化碳測試的活性炭管吸附性差異問題，提出了適用于分析塑膠跑道中二硫化碳的Scalpha 600活性炭管分析法。該法簡便快捷、吸附效率高、重現性好，可為提升塑膠跑道環保性能提供重要依據。