塑膠跑道中有機(jī)揮發(fā)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(jì)量檢測(cè)股份有限公司，廣東 廣州 510656)

0 引言

近年來(lái)，塑膠跑道因平整度好、抗壓強(qiáng)度高、物理性能好、硬度彈性適當(dāng)?shù)葍?yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于學(xué)校和社區(qū)等場(chǎng)所。但隨著塑膠跑道的大面積使用，“毒跑道”事件屢有發(fā)生，嚴(yán)重危害了人們的身體健康，尤其是學(xué)生群體受害最為嚴(yán)重[1-3]。二硫化碳是一種易揮發(fā)的有機(jī)溶劑，一般用于粘膠纖維、玻璃紙、農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑的生產(chǎn)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(gè)確認(rèn)的具有神經(jīng)毒性的工業(yè)溶劑，而且還嚴(yán)重?fù)p害血管[6-7]。

2018年5月14日，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合批準(zhǔn)發(fā)布了GB 36246-2018《中小學(xué)合成材料面層運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地》標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)范了合成材料面層中有害物質(zhì)的測(cè)試方法及限量要求。其中，對(duì)于二硫化碳的測(cè)試只規(guī)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(dǎo)致最終吸附效果差異明顯，常見(jiàn)吸附填料按孔徑分布可分為無(wú)規(guī)則微孔(如椰子殼)、中孔孔徑(如Carbopack B)、微孔孔徑(如Carboxen 1000)、規(guī)則中微孔(如Scalpha 600、Scalpha 900)和復(fù)合型孔徑(如Scalpha C100、CarbopackC/B/1000)。因此，為了挑選合適的活性炭管測(cè)試塑膠跑道中的二硫化碳，利用袋式法[9]對(duì)目前常用的填料及不同類(lèi)型的活性炭進(jìn)行篩選對(duì)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(jī)揮發(fā)物二硫化碳的測(cè)試提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)情況

1.1 試驗(yàn)材料

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

1.2 試驗(yàn)裝置

十萬(wàn)分級(jí)分析天平 X205BDU(瑞士METTLER TOLEDO公司)，微量進(jìn)樣器(5 μL、10 μL)，熱脫附全自動(dòng)標(biāo)樣制備器(萊創(chuàng)科技應(yīng)用發(fā)展有限公司)，熱解析脫附系統(tǒng)(maekes TD100-Xr)，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀GC/MS(安捷倫)，恒流空氣采樣泵(Gilian)，氣體流量校準(zhǔn)計(jì)(mini-BUCK)，裝有PTFE開(kāi)關(guān)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?dú)?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(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

用十萬(wàn)分級(jí)分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)取0.100 0 g的二硫化碳標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)到10 mL容量瓶中配置儲(chǔ)備液，用甲醇稀釋定容到刻度，配置成10 g/L的二硫化碳儲(chǔ)備液。再逐級(jí)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(biāo)準(zhǔn)工作液。利用標(biāo)準(zhǔn)管制備系統(tǒng)分別將2 μL不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液注入到捕集管中，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)管制備系統(tǒng)流量為100 mL/min，累計(jì)吹2 min后將管兩端密封。

1.4 試驗(yàn)方法

利用袋式法對(duì)各活性炭管進(jìn)行二硫化碳吸附測(cè)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?dú)?，后置?0 ℃恒溫烘箱中平衡2 h。隨后，利用不同活性炭管采集袋內(nèi)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(jìn)行分析。

2 結(jié)果分析

2.1 各物質(zhì)儀器響應(yīng)結(jié)果

取3個(gè)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(chǔ)備液，再按照上述的方法步驟進(jìn)行試驗(yàn)，每次各管中二硫化碳的測(cè)試結(jié)果如表1所示。同時(shí)，為了探究各活性炭管對(duì)二硫化碳的殘留情況，利用標(biāo)準(zhǔn)管制備系統(tǒng)將2 μL的10 g/L的二硫化碳儲(chǔ)備液注入到各活性炭管中，重復(fù)解析同一根管，每次各管中二硫化碳的測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表1 不同活性炭管采集二硫化碳測(cè)試結(jié)果(以峰面積計(jì))

表2 不同活性炭管中二硫化碳高濃度殘留測(cè)試結(jié)果(以峰面積計(jì))

由表1測(cè)試結(jié)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(qiáng)到弱依次為：3號(hào)、4號(hào)；2號(hào)、5號(hào)；1號(hào)；6號(hào)活性炭管，且除1號(hào)椰子殼重現(xiàn)性較差外，其余5種活性炭管重現(xiàn)性均較好。同時(shí)，表2中6種活性炭管在高濃度吸附時(shí)均無(wú)殘留，且4號(hào)Scalpha 600活性炭管吸附能力要好于其余5種管。此外，復(fù)合型活性炭管(Scalpha C100和CarbopackC/B/1000)的價(jià)格要高于其他管。綜上所述，推薦使用Scalpha 600活性炭管。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

利用標(biāo)準(zhǔn)管制備系統(tǒng)將1.3節(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)系數(shù)為0.999 7，相關(guān)性良好，結(jié)果如圖1所示。

圖1 二硫化碳標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

2.3 精密度與準(zhǔn)確度試驗(yàn)

取3個(gè)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(biāo)準(zhǔn)溶液，按照上述的方法步驟進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)加標(biāo)濃度點(diǎn)各采集7根Scalpha 600活性炭管，計(jì)算各重復(fù)試驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和回收率，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 精密度與準(zhǔn)確度測(cè)試結(jié)果

由表3測(cè)試結(jié)果可知，當(dāng)加標(biāo)濃度為0.01 μg時(shí)，分別用3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差和10倍標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，各加標(biāo)濃度點(diǎn)重復(fù)性試驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%，說(shuō)明Scalpha 600方法精密度高，重復(fù)性好。此外，各加標(biāo)濃度點(diǎn)平均回收率為100.3%～105.9%，表明Scalpha 600方法準(zhǔn)確度高，上述結(jié)果均能滿(mǎn)足要求。

3 結(jié)論

本文針對(duì)塑膠跑道管控標(biāo)準(zhǔn)中二硫化碳測(cè)試的活性炭管吸附性差異問(wèn)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(jiǎn)便快捷、吸附效率高、重現(xiàn)性好，可為提升塑膠跑道環(huán)保性能提供重要依據(jù)。