汽車噴涂車間廢氣排放口廢氣的GC-MS化學成分分析

劉曉云 萬莉 安寶東 李文龍 楊秀麗（山東科建檢測服務有限公司，山東 日照276800）

近年來我國汽車制造量逐年提升。在汽車的生產(chǎn)過程中，表面涂裝是其中重要的一道工序，也是生產(chǎn)廢氣最多的環(huán)節(jié)。涂裝過程中所使用的涂料、有機溶劑等物質(zhì)的揮發(fā)（即揮發(fā)性有機化合物，VOCs）對操作工和自然環(huán)境都有害。廢氣VOCs經(jīng)呼吸道吸入人體后可引發(fā)中毒，是公認的強烈致癌物。據(jù)統(tǒng)計，一輛表面積為80 m2的汽車在表面涂裝過程中VOCs排放量達10kg[1]。一般來說，中涂、面涂和清洗溶劑使用過程中產(chǎn)生的廢氣含量最高。具體到生產(chǎn)車間，產(chǎn)生有機廢氣最多的有噴涂室、晾置室、調(diào)漆室、烘干室等，而不同車間產(chǎn)生的廢氣組分不盡相同。劉郁蔥等[2]對輕型汽車涂裝工藝過程的VOCs 化學組分分析表明，涂裝工藝過程中最主要的VOCs 化學成分是芳香烴以及乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯等物質(zhì)。文章采用吸附管采樣法，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術（GC-MS）對汽車噴涂車間中的揮發(fā)物質(zhì)中的化學成分進行了分離，通過檢索譜圖庫，并結(jié)合標準質(zhì)譜圖，鑒定出了13種化學成分，同時利用峰面積歸一法通過化學工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，得出各化學成分的相對含量，為汽車噴涂廢氣的有效治理提供了理論依據(jù)。

1.1 材料

2019 年采集自日照某汽車涂裝車間排氣筒（處理前）的揮發(fā)性有機化合物。

儀器：安捷倫7697A-7890B-5977B 型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀；熱脫附裝置；吸附管老化裝置；無油采樣泵；不銹鋼吸附管。

1.2 樣品處理

把樣品吸附管放進熱脫附儀，按照儀器設定條件，對樣品進行GC-MS分析。

1.3 GC-MS分析

色譜條件：安捷倫7890B-5977B 型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，瑪珂思全自動熱脫附儀U-UNITY-M-XR；

色譜柱：DB-624(60m*250μm*1.4μm)

載氣：高純氦氣，高純氮氣；

柱流量：1.0ml/min；

升溫程序：初始溫度45℃，保持12 分鐘，以4℃/min 的速度升溫至140℃，以40℃/min 的速度升至220℃，在220℃保持5min。

熱脫附儀條件：吸附管初始溫度：室溫；聚焦冷阱溫度：室溫；干吹流量：36ml/min；干吹時間：2min；吸附管脫附溫度：325℃；吸附采樣管脫附時間：6min；脫附流量：48ml/min；聚焦冷阱溫度：25℃；聚焦冷阱脫附溫度：300℃；冷阱脫附時間：3min；傳輸線溫度：150℃。通用型冷阱，填料為石墨化碳黑。

質(zhì)譜條件：離子源：EI源；電子能量：1045eV；溶劑延遲時間1min；質(zhì)量掃描范圍：33-270amu；采集方式：SCAN掃描。

1.4 實驗步驟

定性分析：利用熱脫附儀對吸附管中的有機廢氣進行二階冷阱熱脫附，然后有機廢氣進入GC-MS聯(lián)用儀進行成分分析鑒定。通過化學工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，檢索NIST MS Search 2.3譜圖庫，并結(jié)合標準質(zhì)譜圖進行人工譜圖解析，鑒定廢氣中的各個化學成分。

定量分析：通過化學工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用峰面積歸一化法進行定量分析，求得各化學成分的相對含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 汽車噴涂車間廢氣排放口（處理前）揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖

2.2 汽車噴涂車間廢氣排放口（處理前）揮發(fā)性有機物的GCMS分離鑒定結(jié)果

表1 汽車噴涂車間廢氣排放口（處理前）揮發(fā)性有機物化學成分分析結(jié)果

3 結(jié)果與分析

（1）在汽車噴涂廢氣中，主要污染特征物為苯系物，甲苯為排放比例最大的組分。

（2）經(jīng)GC-MS 分析，汽車噴涂車間中廢氣有13 種化合物，含量依次是異丁醇（24.8%），正丁醇（4.6%），甲苯（27.7%），乙苯（7.4%），間、對-二甲苯（14.8%），鄰-二甲苯（6.7%），2-乙基甲苯（4.0%），1，2，3-三甲苯（1.5%），3-乙基甲苯（1.7%），1，2，4-三甲苯（3.5%），正丙苯（1.5%），4-乙基甲苯（1.4%），1，3，5-三甲苯（0.6%）。

（3）實驗結(jié)果證明，該噴涂車間所使用涂料為溶劑性涂料，溶劑多為甲苯、二甲苯、醇類等，無治理措施的條件下，最終均以VOCs的形式揮發(fā)至大氣環(huán)境中。鑒于汽車噴涂廢氣的危害性，要嚴格控制和治理汽車涂裝廢氣。本文的分析結(jié)果為汽車噴涂廢氣的有效治理提供了理論依據(jù)。