氣相色譜法研究測定金屬有機骨架材料Z I F-8的甲醛吸附性能

張愛國，賈 俊，趙 鑫，李春陽

（吉林省產品質量監督檢驗院，吉林長春 130012）

氣相色譜法研究測定金屬有機骨架材料Z I F-8的甲醛吸附性能

張愛國，賈 俊，趙 鑫，李春陽

（吉林省產品質量監督檢驗院，吉林長春 130012）

建立了一種金屬有機骨架材料ZIF-8吸附甲醛性能的氣相色譜分析方法，并得到最佳色譜條件。

甲醛；氣相色譜；ZIF-8

甲醛（HCHO）是一種對人體細胞功能損害較大的致癌物，對神經系統及免疫系統都會造成不同程度的毒害[1]。近年來，甲醛造成的裝修污染屢屢發生[2]。目前常用的方法是活性炭吸附法，但存在吸附速度慢、效率低等缺點。而金屬有機骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是一種具有周期性骨架結構的新型多孔材料，由于具有很大的比表面積、孔隙率并且結構多樣，在甲醛氣體吸附、儲存以及降解等領域具有很好的市場應用前景[3]。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

賽默飛世爾TRAS-1300氣相色譜儀，配ECD檢測器；正己烷、2,4-二硝基苯肼（DNPH）、活性炭粉末及活性炭顆粒為色譜純；鹽酸為分析純；試驗用水為一級水；金屬有機骨架材料ZIF-8，實驗室自制。

1.2 色譜條件

HP-5型毛細管柱（15 m×0.32 mm，0.25 μm）；載氣為氮氣；柱流量1.20mL/min，分流比為10∶1；進樣口的溫度設為250℃，柱溫為210℃，檢測器溫度280℃；進樣量1.0μL。

1.3 實驗方法

1.3.1 研究方法

在自制密閉的實驗箱內形成一定濃度的甲醛氣體環境。考察活性炭粉末、活性炭顆粒與ZIF-8吸附性能。

1.3.2 衍生

取10mL上清液置于50mL離心管中，加入0.3mL 2,4-二硝基苯肼（DNPH）溶液，搖勻后置于60 ℃水浴15min，取出在流水中快速冷卻，加入5mL正己烷，搖勻，超聲萃取2min，離心5min，移取正己烷層于干凈試管中；再加入5mL正己烷，重復萃取一次，離心5min后，合并正己烷層，渦旋混勻，待測。

2 結果與討論

2.1 吸附甲醛對比實驗

在10℃，甲醛初始濃度在30mg/m3條件下，活性炭粉末、活性炭顆粒及ZIF-8的吸附曲線如圖所示；由圖2.1可知：三種吸附劑對室內甲醛氣體具有良好的去除效率，可使實驗箱內甲醛氣體濃度達標；ZIF-8的吸附性能優于活性炭，在實驗過程中無甲醛脫吸現象，吸附飽和時間為1～2h。

2.2 樣品前處理條件的選擇

由于甲醛具有易揮發的特性，加熱提取易造成樣品中甲醛的損失，測定結果重復性差，回收率低。實驗在樣品密封的條件下，通過延長浸泡時間，輔以超聲波水浴振蕩提取的方法進行樣品前處理，考察了浸泡時間和超聲波水浴振蕩時間對提取效果的影響。結果表明：浸泡60min、超聲波水浴10min后，峰面積基本趨于穩定。因此，選擇樣品浸泡60min后，超聲波水浴振蕩提取10min，離心取上清液備用。

圖1 三種吸附劑對甲醛吸附性能影響

3 樣品衍生條件的選擇

3.1 萃取劑的選擇

萃取2,4-二硝基苯腙時，通常使用環己烷、正己烷等有機溶劑。試驗結果表明：環己烷與正己烷無顯著差別，本試驗選擇正己烷作為萃取溶劑。

3.2 色譜條件的選擇

衍生-氣相色譜法測定游離甲醛時，選用響應高，雜峰少，干擾少的ECD檢測器進行測定。選用弱極性HP-5柱（聚5%苯基/95%甲基聚硅氧烷，15m×0.32 mm，0.25μm）作為實驗用柱。對儀器條件進行了優化，最后確定的氣相色譜條件見1.2。

3.3 標準曲線、檢出限和測定下限

按照標準曲線繪制規定，在最佳色譜條件下檢測相當于甲醛濃度為0，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50mg/L的標準溶液，用峰面積結果對甲醛質量濃度繪制標準曲線。線性回歸方程為y=1.34×104x-21.54，相關系數r2=0.9993，線性關系良好，方法的檢出限低于20μg/L。金屬有機骨架材料ZIF-8甲醛測定下限為0.50mg/kg。

3.4 方法的精密度及回收實驗

以金屬有機骨架材料ZIF-8為樣品，在0.5，1.0，2.0mg/kg三個濃度水平進行了加標回收實驗，每個樣品平行測定10次，計算其回收率分別在71%～110%；79%～108%；88.7%～110%，相對標準偏差（n=10）在6.2%～13.5%，重現性和穩定性較好。

4 結論

本工作采用水浸提方法提取金屬有機骨架材料ZIF-8中甲醛，該方法的靈敏度高、重現性和穩定性好，為金屬有機骨架材料ZIF-8吸附甲醛的準確測定提供了新方法，為ZIF-8治理室內甲醛氣體的市場化奠定理論基礎。

[1] 侯富忠.室內環境污染防治的探討[J].中國新技術新產品，2010，（21）.

[2] Chui SSY，Lo SMF，Charmant JPH，et alA chemically functionalizable nanoporous material[Cu3（TMA）2（H2O）3]n.[J].Science，1999.

[3] 趙楠，鄧洪平，舒謀海.MOF-5負載Pd催化劑的制備及其催化性能初探[J].無機化學學報，2010，（7）.

Determination of Formaldehyde Adsorption Properties of Metal Organic Matrix Material ZIF-8 by Gas Chromatography

Zhang Ai-guo，Jia Jun，Zhao Xin，Li Chun-yang

A gas chromatographic method for the determination of formaldehyde adsorption properties of metal organic matrix materials ZIF-8 was established and the optimum chromatographic conditions were obtained.

formaldehyde；gas chromatography；ZIF-8

O657.71；O658.2

B

1003–6490（2017）10–0068–02

2017–07–10

楊雨國（1980—），男，吉林松原人，助理工程師，主要從事車輛管理工作。

收稿日期 ：2017–07–06

作者簡介：張愛國（1975—），男，山西昔陽人，工程師，主要研究方向為色譜檢驗。