气相色谱法测定TVOC 操作条件的选择(热解吸法)

2012-08-20王丽

山西建筑 2012年5期

王丽

1 概述

有害于健康的室内空气已经引起全球性的人口发病率和死亡率的增加。随着人们生活水平的提高，环境意识的增强，人们对室内环境污染日益关注，因而使各国公众和政府对这一问题愈加重视，我国对室内空气污染问题的研究工作也在加强力量。

国内外学者对室内环境污染进行了大量研究，常见的有毒有害物质，其中绝大部分为挥发性有机化合物。挥发性有机物VOC是Votatile Organic Compound的缩写，有时也用总挥发性有机物TVOC来表示。TVOC是空气中三种有机污染物(多环芳烃、挥发性有机物和醛类化合物)中影响较为严重的一种。VOC是指室温下饱和蒸气压超过了133.32 Pa的有机物，其沸点约在50℃～250℃，在常温下可以以蒸汽的形式存在于空气中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。VOC的主要成分有:烃类、卤代烃、含氧烃和含氮烃，它包括:苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。

但由于TVOC在空气中的含量很低，在进行GC测定之前，须对其进行吸收浓缩，而后在选定条件下热解吸，并对热解吸所产生的气体进行GC或GC-MS测定。其中，热解吸时间，温度和解吸气体进样的时间是三项影响测定的重要因素。

通过实验对上述重要因素确定了合理的控制值。结果证实可以取得稳定而满意的测定数据。

2 实验条件

仪器设备:HITACHI G-3900气相色谱仪;太极计算机公司TJ-618热解吸仪;SE30色谱柱/50 m/0.32 mm/1 μm;氢火焰离子化检测器。

标准品:TVOC标液，上海师范大学。

色谱柱升温程序:初温50℃、保持5 min，5℃/min、升至250℃、保持2 min。

热解吸升温程序:初温40℃，分别升至150℃/200℃/250℃/300℃，经热解吸各3 min/4 min/5 min/6 min后开始进样，直至分析测定结束。

3 实验结果与讨论

3.1 热解吸进样时间对被测组分峰面积的影响

TVOC标液被Tenax吸收管吸附后，置入热解吸器，使其迅速升温至250℃。接着分别保持3 min，4 min，5 min，6 min进行热解吸。将解吸产生的TVOC组分导入气相色谱仪，所得各组分的峰面积与热解吸时间的关系，分别见图1，图2。

图1 热解吸时间对苯，甲苯，乙酸丁酯，乙苯峰面积的影响

图2 热解吸时间对对间二甲苯，苯乙烯，邻二甲苯，十一烷峰面积的影响

由上述所得数据和图示可以看出:

1)随着热解吸时间的增加，各组分的峰面积相应减少。热解吸时间每增加1 min，组分的峰面积会减少3%～8%。除与各组分的性质有关，造成峰面积减少的根本原因，在于热解吸器通过注射针与色谱仪直接相通。不可避免，在热解吸期内，组分气受热扩散作用而造成损失。2)热解吸时间取4 min时，可保证解吸充分而解吸率较高，又相对处于解吸稳定的位置。

故而推荐热解吸时间为4 min。

3.2 热解吸温度对检测结果的影响

本工作分别对150℃，200℃，250℃和300℃的热解吸温度进行试验。所得结果见图3，图4。

图3 热解吸温度对苯，甲苯，乙酸丁酯，乙苯峰面积的影响

1)热解吸温度对各组分的解吸率有明显影响。其影响程度即决定于各组分的化学性质，尤其是各组分的沸点和极性，以及对Tenax(吸附剂)的亲和能力。2)对芳香烃和乙酸丁酯来说，在200℃～250℃的解吸温度区间内，解吸率存在一个明显的迁跃段，而十一烷的解吸率的变化相对平缓。这说明200℃时已超过十一烷的沸点(196℃)，而其与Tenax的亲和力不及芳香烃。在高温热解吸时同时应考虑到长达4 min的热解吸也会促使少量不稳定组分的热裂解或热聚合反应的发生。3)250℃～300℃的热解吸温度范围内，所有组分的热解吸率变化稳定。因此选择热解吸温度为250℃，无论对保护热解吸器，吸附剂和节约能源来说都是有利的方案。

图4 热解吸温度对对间二甲苯，苯乙烯，邻二甲苯，十一烷峰面积的影响

3.3 进样时间对检测结果的影响

在经过250℃，4 min的热解吸之后，热解吸气引入气相色谱仪时，进样时间的控制可采用两种方案:1)由热解吸器通入载气，引入组分的解吸气至色谱仪的进样口，进样一定时间后，载气改由直接经色谱仪进样口进入色谱，继续色谱分析;2)进样及色谱分析时，始终由解吸器引入载气，直至分析结束(约52 min)，所得结果见图5。