氣相色譜法技術測定內墻涂料中揮發性有機化合物（VOC）含量的研究

關鍵詞：內墻涂料，氣相色譜儀，內標法，揮發性有機化合物

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.01.035

0 引言

隨著全球城市化的發展，空氣污染問題日益引起人們的關注[1]。在室內空氣污染和大氣污染的研究中，室內裝飾所造成的健康問題和環境問題越來越受到社會的重視。如果大量揮發性有機化合物從涂料中排放出來，長期吸入涂料揮發性有機化合物對人體健康有很大危害，同時對大氣和氣溶膠產生一定的影響[2]。如何改進涂料生產工藝，從而降低揮發性有機化合物對人體的傷害，一直是涂料行業研究的課題[3]。本文以氣相色譜技術的內標法測定內墻涂料中揮發性有機化合物為研究，對加大監督檢查力度、控制室內環境質量和保障人體健康具有重要的意義[4]。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

島津GC-2014氣相色譜儀：配備AOC-20i自動進樣系統和火焰離子化檢測器（FID）。

色譜柱：R E S T E K的R t x^?-VG C毛細柱（6 0m×0.32 mm×1.8μm）。

進樣器：微量注射器，10 μL。

配樣瓶：約10 mL具有密封蓋的玻璃瓶。

電子天平：梅特勒-托利多（上海）AL204-IC，精度為0.1 mg。

超聲波清洗儀 ：奧特賽恩斯AS3120。

高速離心機：中科中佳HC-3518。

1.2 材料和試劑

載氣：純度≥99.999%的高純氮氣；助燃氣：空氣；燃氣：純度≥99.999%的氫氣；隔墊吹掃和尾吹氣：與載氣具有相同性質的氮氣。

內標物：純度為99.5%的乙二醇二甲醚。

校準化合物：校準化合物包括甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、三乙胺、苯、異丁醇、正丁醇、甲苯、乙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、二乙二醇、乙二醇單丁醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇單丁醚、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、二乙二醇丁醚醋酸酯。純度均大于99.5%。

混合標準樣：校準化合物和內標物的混合標樣，各化合物濃度為1 g/L（其中鄰、間、對二甲苯濃度之和為1 g/L）。

稀釋溶劑：純度大于99.9%的色譜純乙腈。

標記物：區分VOC組分與非VOC組分的化合物，本文選用沸點251℃的己二酸二乙酯。

1.3 測試條件的優化

檢測器：溫度280.0℃，采樣率（S）40 msec，結束時間60.00 min 。

氣化室：溫度250.0℃，分流比：49.0。

色譜柱：采用程序升溫，40℃保持2 min，然后以3℃/min 升至 100℃保持5 min，再以10℃/min 升至230℃保持20 min。

載氣（N2）：壓力60.5 kPa，總流量53.0 mL /min，色譜柱流量1 mL/min，線速16.9 cm/sec，吹掃流量3.0 mL/min。

AOC-20i自動進樣器：進樣體積1.0μL，進樣前溶劑清洗2次，進樣后溶劑清洗3次，進樣前樣品清洗3次，注入后待機時間0.2 sec。

1.4 測試步驟

1.4.1 色譜儀的參數及條件優化

按1.3中的色譜條件，使用已知的校準化合物和混合標樣對儀器參數進行最佳優化處理，使色譜儀的分離效果、靈敏度和穩定性等處于最佳分析狀態。

1.4.2 定性分析

采用1.1條件的火焰離子化檢測器（F I D）和Rtx?-VGC毛細色譜柱，并使用1.3中給出的氣相色譜測試條件，分別逐一注入1.2.3中的校準化合物，確定其保留時間（如表1所示）。在相同的色譜測試條件下，注入1.2中的混合標準樣，根據保留時間對混合標樣色譜圖的色譜峰進行定（見圖1）。

1.4.3 相對校正因子的測試

將適1μL的混合標樣注人氣相色譜儀中，記錄色譜圖。按式（1）分別計算每種化合物的相對校正因子：

式中：

R——化合物i的相對校正因子；

M_ci——混合標樣中化合物i 的濃度，（g/ L）；

m_is——混合標樣中內標物的濃度，（g/ L）；

A_is——內標物的峰面積；

A_ci——化合物i的峰面積。

注：如果有未知化合物色譜峰出現，則其相對

于異丁醇的校正因子為1.0為計算。

1.5 試樣前處理與檢測

1.5.1 試樣前處理

將涂料樣品攪拌均勻后，在10 mL密封配樣瓶中稱取1 g（精確到0.0001 g）試樣，立即用色譜純乙腈稀釋到10 mL，混合均勻。將配置好的試樣瓶在超聲波儀進行萃取10 min，使其充分溶解，再將試樣瓶放至高速離心機，轉速調至8000 r/min，保持5min，停止后取出試樣瓶待測。

1.5.2 試樣檢測

式中：

X——涂料樣品的 VOC含量，g/L；

Σ_X1——未知化合物的含量總和，g/g；

Σ_X2——已知校準化合物的濃度總和，g/g；

ρ_S——試樣的密度，g/mL；

ρ_W——水的密度，g/mL；

X_W——試樣中水的質量分數，%。

注：本文中密度按 GB/T 6750 進行測定，水分含量按GB/T 6283進行測定。

2 測試結果

本文對市場上流通的12種內墻涂料進行了檢測，檢測結果如表2所示，并進行了兩種濃度的加標，計算出回收率及精密度，其結果如表3所示。

3 結語

本文以氣相色譜法為檢驗手段，采用Rtx^?RVGC毛細柱的二階程序升溫分離出各種VOC，主要目的是為了使基線更加穩定，避免了基線不穩定對測量結果造成的誤差，同時也使各種化合物得到更好地分離，最終建立了一種能有效分離出內墻涂料中的24種揮發性有機化合物的檢驗方法。通過試驗，各化合物的加標回收率為81.2%～108.7%，精密度RSD為0.88%～3.22%，表明氣相色譜法測定內墻涂料中VOC具有良好的重現性和精密度，并且準確可靠和簡便易行。

作者簡介

那順烏力吉，碩士，高級工程師，研究方向為分析化學及產品質量檢驗。

（責任編輯：張瑞洋）