氣相色譜法測揮發性有機物(VOC)的方法探究

李秀琳

福建省建筑工程質量檢測中心有限公司廈門分公司，福建廈門 361000

在通過氣相色譜法來進行揮發性有機化合物的檢測過程中，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對樣品色譜圖跟純物質的色譜圖進行對比，在此基礎上確定樣品組成。此外，通過內標法還能夠就樣品中的化合物進行定量分析，能夠獲得準確的檢測結果。

1 氣相色譜技術理論

氣相色譜技術是一種可定性、定量的分離純化技術，有著分離性能高、分析速度快以及選擇性好的檢測優勢，因此在環境樣品中的污染物分析、藥品檢測以及工業產品質量監控等多個領域中得到了廣泛的應用，也獲得了良好的應用效果。近年來，隨著人們生活水平的提升以及環保意識的增強，對于水性涂料的要求也越來越高。這也就需要做好水性涂料的分析與檢測工作，來保障其環保性能以及使用性能。在水性涂料的發展過程中，傳統的分析方法已經難以很好地滿足涂料產品的檢測需求，這也就需要相關的水性涂料生產企業能夠加強對氣相色譜技術在涂料檢驗過程中的應用力度。在水性涂料檢測過程中通過氣相色譜分析技術的應用，其能夠就涂料中存在的游離單體以及VOC進行有效的測定，從而獲得良好的涂料產品質量檢驗效果。

氣相色譜法主要能夠借助于物質的沸點、極性以及吸附性質之間的差異性來實現不同混合物之間的分離工作，而這種差異性的本質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K的差異來進行不同化合物的分離處理，其差別越大，分離也就越容易。當分析樣品在汽化之后進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在固定相跟流動相之間進行多次的反復分配，在結合了各組分沸點、極性以及吸附性能等特定的基礎上，也能夠實現各組分之間的有效分離。當各組分按照相關順序離開色譜柱進入到檢測器之后，檢測器就可以直接將樣品的組分轉變為電信號，電信號的大小還與被測組分的量以及濃度呈現出正比的關系，對這些電信號進行放大處理，也就能夠獲得各組分之間的色譜峰，從而獲得良好的檢測效果。

2 試驗

2.1 原理

通過在一定量的內標物系數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對各種揮發性有機化合物進行分離處理，借此來對該揮發性化合物的組成進行檢測。在對樣品進行定性分析時，主要是通過極性差異比較大的雙色譜柱，將樣品的色譜圖跟純物質色譜圖進行對比分析，借此來確定樣品組成。在借助內標法來對樣品化合物進行定量分析的過程中，首先需要對不同類型化合物中的相對校正因子進行測定，在此基礎上合理的測定不同化合物的質量分數。

2.2 儀器跟試劑

2.2.1 材料跟試劑

載氣主要是應用濃度超過99.995%的氮氣，將氫氣作為燃氣，然后由SPH-300A氫氣發生器來進行燃氣的提供。空氣主要是由SPB-3全自動空氣源進行輔助氣體的提供，其主要是跟載體具備有相同性質的氮氣，主要是通過尾吹氣以及隔墊吹掃的模式來進行氣體的供給。本次研究中的樣品為內墻涂料、稀釋溶劑、乙腈、四氫呋喃等。通過乙二酸二乙酯作為標記物以及內標物，通過甲醇、乙醇以及異丙醇等作為校準的化合物。

2.2.2 儀器設備

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驗儀器，在該色譜儀中還配置了分流裝置進樣口，可以在氣化室內進行更換處理。檢測器應用氫火焰離子化檢測器，色譜柱選用的是聚二甲基硅氧烷毛細管柱，規格為30m×30mm×1.0μ m。在操作過程中，要求進樣口溫度為260℃，柱溫在45℃保持4min，然后通過8℃/min的速度均勻將溫度升到230℃，在保持該溫度10min之后，繼續將溫度升到60℃。分流比選用50：1，進樣量保持在1μL，天平的精度需要控制在0.1mg以內。

2.3 試驗過程

2.3.1 內標物配置

在進行內標物溶液的配置過程中，首先需要精準城區1.0224g二酸二乙酯放置到100mL的容量瓶之中，要求稱量精準度能夠達到0.1mg。加入乙腈直到刻度線，搖勻之后備用。

2.3.2 樣品準備

準確稱取1.0mL的內標物溶液，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，對配樣進行密封，然后搖勻后靜置。

方法：（1）定性分析。在結合了上述條件進行了氣相色譜儀的設置之后，等待一段時間直到儀器達到穩定的狀態，通過微量進取器抽取上層清液1 μ L，分別在極性柱以及非極性柱處進行進樣操作，在該研究中確定了實驗涂料中包含有笨、1,2-丙二醇、乙二醇以及二乙二醇單丁醚等物質。（2）定量分析。首先需要進行標準溶液的配置工作，在完成配置之后，準確稱取內標物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，將這些實驗物放入到適量的乙腈之后，進行搖勻處理后備用。在進行相對校正因子的測定過程中，需要采用上述制備的標準溶液1μL進行進樣處理，然后就各種化合物的相對校正因子進行準確的測定。完成測定工作之后，可以在結合相關公式來進行校正因子的合理計算。測定結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。在樣品測定過程中，需要根據相同的色譜條件將1μL的標準樣品注入到氣相色譜儀之中，然后對各種保留時間低于標記物的化合物峰面積進行準確的計算，在此基礎上進行實驗中所含有各種化合物的質量分數的合理計算。

3 結果與討論

3.1 色譜柱的選擇

色譜柱作為氣相色譜的核心部分，也是實現各組分分離的重要場所。在一般的色譜柱中主要是通過玻璃、石英以及不銹鋼材料所構成的，并分為填充柱以及毛細管柱兩種類型。毛細管柱具備有滲透性強、傳質快、樣品用量小以及分離速度快的應用優勢，現階段也已經逐漸取代填充柱來進行檢測工作。在進行色譜柱的選擇過程之中，還需要考慮到固定液、柱長以及柱內徑等多種因素，并需要充分滿足被分析物質的特點以及所要求的性能。

在固定液選擇過程中要求其有著蒸氣壓高、熱穩定強、化學穩定性好以及溶解度大的應用優勢，在相等操作條件下不得跟被測組分進行不可逆反應。在本次研究中水性涂料的揮發性有機化合物屬于復雜多組分體系，因此選用了SE-54中性毛細管柱以及交聯PEG-20M極性毛細管柱對其進行定性分析，能夠保障各組分的分離結果以及準確度，從而獲得良好的定量分析效果。在進行色譜柱的選擇過程中，因為PEG-20M極性毛細管柱上面的乙二醇信號多為前伸峰，也就需要適當提高柱溫的模式來進行峰形的改善工作，而隨著柱溫的升高，乙二醇峰的對稱性也會得到進一步的提升。

3.2 柱溫的選擇

柱溫作為一項重要的氣相色譜參數，其主要影響組分在流動相、固定相的分配系數中，對于分離度以及分析時間也會造成比較大的影響。在進行柱溫的選擇過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，來避免固定液出現揮發流失的情況。一般情況下選擇較高的柱溫還能夠促使分析時間得到進一步的加快，并且能夠獲得比較大的信號峰，這也就需要適當提升柱溫，借此來改善柱效率，并能夠進一步加快傳質的工程以及分析速度。但是當柱溫過高的情況下還會導致固定液出現嚴重的流失情況，儀器的穩定性也無法得到有效的保障。在本次研究中，就柱溫跟峰面積之間的關系進行了探討。隨著柱溫的升高，各組分的流出時間也會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，在柱溫的選擇過程中，也就需要在保障各組能夠完全分離的基礎上，合理選擇較高柱溫，獲得良好分離效果，分析時間進一步縮短，并且能夠獲得比較大的信號峰。

4 結語

水性涂料因為自身良好的使用性能，在建筑市場中也得到了廣泛的應用。而消費者在進行水性涂料的購買過程中，還需要充分考慮到有害物質含量這一問題，這也就要求相關部門能夠加強對水性涂料的檢測力度，并需要在檢測過程中進行氣相色譜檢測法的積極應用，有效縮短檢測周期，提升檢測結果，從而起到良好的水性涂料市場管控結果。