氣相色譜法測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的方法探究

李秀琳

福建省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司廈門(mén)分公司，福建廈門(mén) 361000

在通過(guò)氣相色譜法來(lái)進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)化合物的檢測(cè)過(guò)程中，首先需要做好樣品的定性分析工作，借助于一些極性差異比較大的雙色譜柱來(lái)對(duì)樣品色譜圖跟純物質(zhì)的色譜圖進(jìn)行對(duì)比，在此基礎(chǔ)上確定樣品組成。此外，通過(guò)內(nèi)標(biāo)法還能夠就樣品中的化合物進(jìn)行定量分析，能夠獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

1 氣相色譜技術(shù)理論

氣相色譜技術(shù)是一種可定性、定量的分離純化技術(shù)，有著分離性能高、分析速度快以及選擇性好的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，因此在環(huán)境樣品中的污染物分析、藥品檢測(cè)以及工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，也獲得了良好的應(yīng)用效果。近年來(lái)，隨著人們生活水平的提升以及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)于水性涂料的要求也越來(lái)越高。這也就需要做好水性涂料的分析與檢測(cè)工作，來(lái)保障其環(huán)保性能以及使用性能。在水性涂料的發(fā)展過(guò)程中，傳統(tǒng)的分析方法已經(jīng)難以很好地滿(mǎn)足涂料產(chǎn)品的檢測(cè)需求，這也就需要相關(guān)的水性涂料生產(chǎn)企業(yè)能夠加強(qiáng)對(duì)氣相色譜技術(shù)在涂料檢驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)用力度。在水性涂料檢測(cè)過(guò)程中通過(guò)氣相色譜分析技術(shù)的應(yīng)用，其能夠就涂料中存在的游離單體以及VOC進(jìn)行有效的測(cè)定，從而獲得良好的涂料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)效果。

氣相色譜法主要能夠借助于物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性以及吸附性質(zhì)之間的差異性來(lái)實(shí)現(xiàn)不同混合物之間的分離工作，而這種差異性的本質(zhì)也是將試樣中各組分在色譜柱中的氣相以及固定液液相間的分配系數(shù)K的差異來(lái)進(jìn)行不同化合物的分離處理，其差別越大，分離也就越容易。當(dāng)分析樣品在汽化之后進(jìn)入到含有液體或者固體固定相的色譜柱之后，試樣中的各種組分也就會(huì)在固定相跟流動(dòng)相之間進(jìn)行多次的反復(fù)分配，在結(jié)合了各組分沸點(diǎn)、極性以及吸附性能等特定的基礎(chǔ)上，也能夠?qū)崿F(xiàn)各組分之間的有效分離。當(dāng)各組分按照相關(guān)順序離開(kāi)色譜柱進(jìn)入到檢測(cè)器之后，檢測(cè)器就可以直接將樣品的組分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，電信號(hào)的大小還與被測(cè)組分的量以及濃度呈現(xiàn)出正比的關(guān)系，對(duì)這些電信號(hào)進(jìn)行放大處理，也就能夠獲得各組分之間的色譜峰，從而獲得良好的檢測(cè)效果。

2 試驗(yàn)

2.1 原理

通過(guò)在一定量的內(nèi)標(biāo)物系數(shù)溶劑中加入適量溶解后的涂料樣品，就可以利用氣相色譜分析基礎(chǔ)對(duì)各種揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行分離處理，借此來(lái)對(duì)該揮發(fā)性化合物的組成進(jìn)行檢測(cè)。在對(duì)樣品進(jìn)行定性分析時(shí)，主要是通過(guò)極性差異比較大的雙色譜柱，將樣品的色譜圖跟純物質(zhì)色譜圖進(jìn)行對(duì)比分析，借此來(lái)確定樣品組成。在借助內(nèi)標(biāo)法來(lái)對(duì)樣品化合物進(jìn)行定量分析的過(guò)程中，首先需要對(duì)不同類(lèi)型化合物中的相對(duì)校正因子進(jìn)行測(cè)定，在此基礎(chǔ)上合理的測(cè)定不同化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2 儀器跟試劑

2.2.1 材料跟試劑

載氣主要是應(yīng)用濃度超過(guò)99.995%的氮?dú)?，將氫氣作為燃?xì)猓缓笥蒘PH-300A氫氣發(fā)生器來(lái)進(jìn)行燃?xì)獾奶峁?。空氣主要是由SPB-3全自動(dòng)空氣源進(jìn)行輔助氣體的提供，其主要是跟載體具備有相同性質(zhì)的氮?dú)?，主要是通過(guò)尾吹氣以及隔墊吹掃的模式來(lái)進(jìn)行氣體的供給。本次研究中的樣品為內(nèi)墻涂料、稀釋溶劑、乙腈、四氫呋喃等。通過(guò)乙二酸二乙酯作為標(biāo)記物以及內(nèi)標(biāo)物，通過(guò)甲醇、乙醇以及異丙醇等作為校準(zhǔn)的化合物。

2.2.2 儀器設(shè)備

在本次研究中主要選用了北分瑞利3420A氣相色譜儀作為主要的實(shí)驗(yàn)儀器，在該色譜儀中還配置了分流裝置進(jìn)樣口，可以在氣化室內(nèi)進(jìn)行更換處理。檢測(cè)器應(yīng)用氫火焰離子化檢測(cè)器，色譜柱選用的是聚二甲基硅氧烷毛細(xì)管柱，規(guī)格為30m×30mm×1.0μ m。在操作過(guò)程中，要求進(jìn)樣口溫度為260℃，柱溫在45℃保持4min，然后通過(guò)8℃/min的速度均勻?qū)囟壬?30℃，在保持該溫度10min之后，繼續(xù)將溫度升到60℃。分流比選用50：1，進(jìn)樣量保持在1μL，天平的精度需要控制在0.1mg以?xún)?nèi)。

2.3 試驗(yàn)過(guò)程

2.3.1 內(nèi)標(biāo)物配置

在進(jìn)行內(nèi)標(biāo)物溶液的配置過(guò)程中，首先需要精準(zhǔn)城區(qū)1.0224g二酸二乙酯放置到100mL的容量瓶之中，要求稱(chēng)量精準(zhǔn)度能夠達(dá)到0.1mg。加入乙腈直到刻度線(xiàn)，搖勻之后備用。

2.3.2 樣品準(zhǔn)備

準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0mL的內(nèi)標(biāo)物溶液，將其加入到20ml的配樣瓶中，在該配樣瓶里面加入10mL的乙腈，攪拌均勻。取攪拌均勻后的涂料試樣0.0023g，將其加入到該配樣瓶中，對(duì)配樣進(jìn)行密封，然后搖勻后靜置。

方法：（1）定性分析。在結(jié)合了上述條件進(jìn)行了氣相色譜儀的設(shè)置之后，等待一段時(shí)間直到儀器達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，通過(guò)微量進(jìn)取器抽取上層清液1 μ L，分別在極性柱以及非極性柱處進(jìn)行進(jìn)樣操作，在該研究中確定了實(shí)驗(yàn)涂料中包含有笨、1,2-丙二醇、乙二醇以及二乙二醇單丁醚等物質(zhì)。（2）定量分析。首先需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置工作，在完成配置之后，準(zhǔn)確稱(chēng)取內(nèi)標(biāo)物1ml、苯0.0097g、1,2-丙二醇0.1036g、乙二醇0.1028g以及0.1005g的二乙二醇單丁醚，將這些實(shí)驗(yàn)物放入到適量的乙腈之后，進(jìn)行搖勻處理后備用。在進(jìn)行相對(duì)校正因子的測(cè)定過(guò)程中，需要采用上述制備的標(biāo)準(zhǔn)溶液1μL進(jìn)行進(jìn)樣處理，然后就各種化合物的相對(duì)校正因子進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。完成測(cè)定工作之后，可以在結(jié)合相關(guān)公式來(lái)進(jìn)行校正因子的合理計(jì)算。測(cè)定結(jié)果表明苯的校正因子為0.97、1,2-丙二醇為1.20、乙二醇為1.51，而二乙二醇單丁醚的校正因子則為1.10。在樣品測(cè)定過(guò)程中，需要根據(jù)相同的色譜條件將1μL的標(biāo)準(zhǔn)樣品注入到氣相色譜儀之中，然后對(duì)各種保留時(shí)間低于標(biāo)記物的化合物峰面積進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中所含有各種化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的合理計(jì)算。

3 結(jié)果與討論

3.1 色譜柱的選擇

色譜柱作為氣相色譜的核心部分，也是實(shí)現(xiàn)各組分分離的重要場(chǎng)所。在一般的色譜柱中主要是通過(guò)玻璃、石英以及不銹鋼材料所構(gòu)成的，并分為填充柱以及毛細(xì)管柱兩種類(lèi)型。毛細(xì)管柱具備有滲透性強(qiáng)、傳質(zhì)快、樣品用量小以及分離速度快的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段也已經(jīng)逐漸取代填充柱來(lái)進(jìn)行檢測(cè)工作。在進(jìn)行色譜柱的選擇過(guò)程之中，還需要考慮到固定液、柱長(zhǎng)以及柱內(nèi)徑等多種因素，并需要充分滿(mǎn)足被分析物質(zhì)的特點(diǎn)以及所要求的性能。

在固定液選擇過(guò)程中要求其有著蒸氣壓高、熱穩(wěn)定強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好以及溶解度大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在相等操作條件下不得跟被測(cè)組分進(jìn)行不可逆反應(yīng)。在本次研究中水性涂料的揮發(fā)性有機(jī)化合物屬于復(fù)雜多組分體系，因此選用了SE-54中性毛細(xì)管柱以及交聯(lián)PEG-20M極性毛細(xì)管柱對(duì)其進(jìn)行定性分析，能夠保障各組分的分離結(jié)果以及準(zhǔn)確度，從而獲得良好的定量分析效果。在進(jìn)行色譜柱的選擇過(guò)程中，因?yàn)镻EG-20M極性毛細(xì)管柱上面的乙二醇信號(hào)多為前伸峰，也就需要適當(dāng)提高柱溫的模式來(lái)進(jìn)行峰形的改善工作，而隨著柱溫的升高，乙二醇峰的對(duì)稱(chēng)性也會(huì)得到進(jìn)一步的提升。

3.2 柱溫的選擇

柱溫作為一項(xiàng)重要的氣相色譜參數(shù)，其主要影響組分在流動(dòng)相、固定相的分配系數(shù)中，對(duì)于分離度以及分析時(shí)間也會(huì)造成比較大的影響。在進(jìn)行柱溫的選擇過(guò)程中首先需要考慮到每種固定液都具備有一定的使用溫度，并要求柱溫的溫度能夠低于固定液的最高溫度，來(lái)避免固定液出現(xiàn)揮發(fā)流失的情況。一般情況下選擇較高的柱溫還能夠促使分析時(shí)間得到進(jìn)一步的加快，并且能夠獲得比較大的信號(hào)峰，這也就需要適當(dāng)提升柱溫，借此來(lái)改善柱效率，并能夠進(jìn)一步加快傳質(zhì)的工程以及分析速度。但是當(dāng)柱溫過(guò)高的情況下還會(huì)導(dǎo)致固定液出現(xiàn)嚴(yán)重的流失情況，儀器的穩(wěn)定性也無(wú)法得到有效的保障。在本次研究中，就柱溫跟峰面積之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。隨著柱溫的升高，各組分的流出時(shí)間也會(huì)得到一定程度的縮短，峰面積變大，并有著比較高的柱效。因此，在柱溫的選擇過(guò)程中，也就需要在保障各組能夠完全分離的基礎(chǔ)上，合理選擇較高柱溫，獲得良好分離效果，分析時(shí)間進(jìn)一步縮短，并且能夠獲得比較大的信號(hào)峰。

4 結(jié)語(yǔ)

水性涂料因?yàn)樽陨砹己玫氖褂眯阅?，在建筑市?chǎng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。而消費(fèi)者在進(jìn)行水性涂料的購(gòu)買(mǎi)過(guò)程中，還需要充分考慮到有害物質(zhì)含量這一問(wèn)題，這也就要求相關(guān)部門(mén)能夠加強(qiáng)對(duì)水性涂料的檢測(cè)力度，并需要在檢測(cè)過(guò)程中進(jìn)行氣相色譜檢測(cè)法的積極應(yīng)用，有效縮短檢測(cè)周期，提升檢測(cè)結(jié)果，從而起到良好的水性涂料市場(chǎng)管控結(jié)果。