顶空-气相色谱质谱法用于固化涂料中挥发性有机物检测中的运用

钟国鸣 张戈 徐璐(广东产品质量监督检验研究院,广东 佛山 528000)

顶空-气相色谱质谱法用于固化涂料中挥发性有机物检测中的运用

钟国鸣 张戈 徐璐(广东产品质量监督检验研究院,广东 佛山 528000)

本文主要通过一定的仪器参数设置以及对试验检测的环境采取进一步优化的措施，然后通过采用气相色谱-质谱法对固化涂料中的挥发性有机物进行检测分析。经试验检测结果数据显示，该测定结果达到了试验预期目的。

顶空-气相色谱质谱法；固化涂料；挥发性有机物；检测

随着经济社会的不断发展，在全世界，每年有众多的挥发性有机化合物向大气中进行排放，这些具有挥发性的有机化合物不仅影响人类的身体健康，而且长期以来严重污染和破坏了我国的生态环境，对人类的生存造成了巨大的威胁。20个世纪90年代，美国清洁空气修正案中列出的两百多项空气污染物中，大约有一百多种物质属于挥发性的有机化合物。其中固化涂料属于其中的一大污染源，也成为我国当前家居室内重要的环境污染物质之一。

1 固化涂料中挥发性有机物检测实验设计

1.1 检测仪器选择

本研究分别采用上海卢湘仪离心机仪器有限公司生产的TG16-WS台式离心机一台、赛默飞世尔科技有限公司生产的FocusDSQII单四极杆气相色谱质谱联用仪一台、江苏省金坛市三南仪器厂生产的磁力搅拌器一台以及由昆山禾创超声仪器有限公司生产制造的KH-300DB型数控超声器一台。

1.2 测验试剂以及检测物质选择

本文选取的检测物质主要包括：购于天津四友精细化学品有限公司的色谱纯二氯甲烷；购于天津市光复精细化工研究所的色标邻二甲苯、甲醇、对二甲苯、苯、间二甲苯、乙苯以及乙二醇；购于天津市化学试剂研究所的色标一缩二乙二醇、乙醇、乙二醇乙醚醋酸酯、异丙醇、乙二醇乙醚、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、甲苯以及二甲基乙醇胺、乙二醇单丁醚、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二乙二醇单丁醚、乙二醇甲醚醋酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇等。

1.3 检测仪器的适用条件分析

本试验采用60m×0.25mm×1.4μm的AgilentDB-624毛细管色谱柱、高纯氦气质量比例达99.999%，气相色谱质谱进样口温度250℃，柱温箱40℃保持2min后以10℃/min的速率迅速升温至280℃，载气流速2.0mL/min的恒流模式，试验的进样量为lμL。设置进样口分流比为40；顶空气相色谱的质谱条件为：250℃的传输线温度、320℃的离子源温度，然后通过70eV的EI电离能量，使用EI电子轰击的电离方式进行离子化处理检测；电离方式：电子轰击源(EI)，电离能量：70eV，质谱扫描的质量范围为(m/z)=10-220amu，质谱扫描的时间段为7.1-8.2min，当气相色谱质谱检测完成分析要求后，将气相色谱质谱检测仪器及时关闭。

1.4 顶空-气相色谱质谱检测中关于标准检测溶液的配置

使用一个能够容纳10mL标准溶液的容量瓶盛放10-20mg经过精确称量的标准溶液，然后以二氯甲烷进行迅速定容。操作过程如下：精确称取1.44mg的二乙二醇丁醚醋酸酯、1.04mg的甲醇以及1.48mg的异丙醇、1.46mg的二甲基乙醇胺、1.9mg的乙二醇甲醚醋酸酯、2.05mg的二乙二醇、1.35mg的乙二醇甲醚、1.9mg的乙二醇甲醚醋酸酯、1.35mg的2-氨基-2-甲基-1-丙醇、1.64mg的间二甲苯及1.49mg的二乙二醇单丁醚后用二氯甲烷迅速定容。

1.5 固化涂料中挥发性有机物顶空-气相色谱质谱样本检测

通过精确的称量，选取2g的样品加入容积为30毫升的密封容器中，然后再加入20mL的二氯甲烷溶剂，再次经过密封作用与40分钟的搅拌萃取，设置仪器参数为：10min、9000r/ min，当萃取搅拌结束之后，经过处理后选取清洁溶液，再采用顶空-气相色谱质谱仪器进行检测分析。

2 固化涂料中挥发性有机物实验检测结果分析

2.1 固化涂料中挥发性有机物实验检测结果优化

对于常见固化涂料而言，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)试剂可以对固化涂料起到很好的溶解扩散作用。试验发现水能提高检测灵敏度，但是在实际的固化涂料样本分析检测过程中，由于水的比例不断增加，从而使真正参加化学反应的被检测物质的可溶性大大降低，经过几次循环的实践检验过程，最终从检测数据结果中发现，只有将水与DMF物质的混合比例保持在1∶1时，才能确保水性固化涂料中的挥发性有机物迅速得到溶解扩散。标准样本化合物顶空-气相色谱质谱检测结果见表1。

(1)有机物实验检测溶剂的选择。通过上述表中的反应检测数据结果可知，水作为一种常见的化学反应溶剂，可提高色谱的检测灵敏度，但对二甲苯的回收利用率只有50%左右，因此通过采用DMF这种化学物质与水进行混合作为化学反应检测的溶剂之后，随着DMF量的不断增大，二甲苯的综合回收利用率也因此发生了一定的变化，经过实践结果的不断优化，当水与DMF的融合液比例为1∶1时，二甲苯的综合回收利用率竟可以高达90%左右。

(2)顶空条件的选择。本文以DMF与水作为化学反应检测溶液，因此顶空设计检测时温度不应过高，将实验的顶空平衡温度区间固定为60～90℃时，检测结果显示:随着顶空环境的温度不断升高，顶空检测的响应值也在不断上升，最终确定将反应检测的恒定温度值设为90℃。

11种固化涂料挥发性有机化合物保留时间、定性离子和定量离子

(3)气相色谱质谱条件的选择。本实验经过化学反应后，对固化涂料中的有机物反应初始柱温度值以及反应升温之后的优化值进行观测对比发现，顶空色相色谱峰形尖锐且对称。

2.2 固化涂料中挥发性有机物实验检测结论

本文通过具体的实验检测案例分别对常见的几种溶剂型固化涂料样品以及不同的水性可溶涂料样本进行检测分析，最终结果显示：二氯甲烷以及丙酮这两种不同的物质在多数固化涂料的有机物检测试验过程中被检出，而在少数的固化涂料有机物检测过程中，只有乙酸甲酯被检出，且二氯甲烷的最高检测质量竟高达447mg/kg。

3 结语

综上所述，固化涂料中的挥发性有机物不仅对环境具有很大的影响和破坏作用，而且对人体的健康会造成很大的威胁，有的固化材料具有很强的毒性，所以对人类的生产生活具有非常不利的影响。本文主要以顶空-气相色谱质谱检测法为检测的技术手段，通过对实验的不断改进与优化，进一步提高了固化涂料中挥发性有机物的检测精确度。从气相色谱-质谱法检测实验过程中可以发现，该检测法不仅可以达到实际的检测预期效果，而且检测的精确度较高。

[1]朱莹莹.气相色谱-质谱法检测水性涂料中挥发性有机化合物[J].环境科学与技术,2015,01:55-60.

[2]吕庆.顶空气相色谱-质谱法测定涂料中的5种挥发性有机物[J].分析测试学报,2011,02:171-175.