石膏板中挥发性有机化合物的测定

韩 蔚 郭中宝 丁建军 梅一飞

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

1 前言

建筑材料行业是关系到国计民生的重要支柱产业，其生产和加工过程要耗费大量的能源。因而，发展和推广环保节能型建筑材料是势在必行的。当今世界，环保已经成为全人类普遍关注的话题，在住宅建设的全过程中，时时刻刻涉及到环保的问题：建筑材料的生产涉及土地、木材、水、能耗等资源；土建工程涉及扬尘、噪声、垃圾等环境污染问题；房屋装修过程中涉及结构破坏、装修材料污染指数严重超标、噪声扰民等问题；住宅使用过程中涉及采暖、空调使用耗能、建筑隔声、防火等问题。因此，开发生产环保节能型建筑材料，在执行国家节约资源、保护环境的基本国策中起着举足轻重的作用。

挥发性有机化合物（VOC）按照世界卫生组织的定义是指熔点低于室温而沸点在50℃-260℃之间的有机化合物。VOC的主要成分为芳香烃、卤代烃、脂肪烃、氮烃等，多达900多种，其中部分已被列为致癌物，如氯乙烯、苯、多环芳烃等。石膏板是以CaSO4·2H2O为主要原料的建筑材料，由于其特有的节能和环保性能，在当代建筑中的应用越来越广泛。一直以来，石膏板都被称为“绿色建材”、“环保建材”，人们从来就没有对其危害性进行过关注。本文在参考前人研究的基础上，把石膏板样品直接装入热解析管中进行热解析，删除了使用有机溶剂对其前处理的方法，采用气相色谱—质谱（GC-MS）联用法对石膏板中的VOC进行测定。本方法的背景低，操作简单，快捷，灵敏度高。测定结果表明石膏板中的VOC主要为苯系物、醛类化合物、烷烃类化合物和卤代烃等化合物。

2 实验部分

2.1 仪器设备

Master TD热解析仪及工作软件（意大利DANI公司）

GCMS-QP2010Plus气相色谱质谱联用仪及工作软件（日本岛津公司）

Rtx-1301毛细管色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm）

2.2 仪器测量条件

2.2 .1 热解析仪测定条件

解析管温度：90℃，解析时间：1hr，解析压力：1.00bar

2.2 .2 气相色谱质谱分析条件

进样口温度：250℃，检测器：MS，离子原温度：200℃

柱温：程序升温，起始50℃以10℃/min，升至250℃保持10min

2.3 试剂

甲苯、二甲苯、氯辛烷、壬醛、癸醛、氯代癸烷、2,3,6-三甲基癸烷、2,6,10,15-四甲基十七烷、2,6,11-三甲基十二烷、3,7-二甲基癸烷、以上试剂纯度均为99%（质量百分数）以上。

2.4 实验方法

2.4 .1 称取0.5g（精确至0.0001g）石膏板样品于热解析管中，在（90±2）℃一次解析1h，二次热解析进样。以质谱定性，峰面积定量，同时做空白试验。

2.4 .2 标准溶液配制，分别称取0.01g、0.02g、0.03g、0.04g（精确至0.0001g）的甲苯用乙醇分别溶解在50mL的容量瓶中，并定容至刻度，摇匀。二甲苯、氯辛烷、壬醛、癸醛、氯代癸烷、2,3,6-三甲基癸烷、2,6,10,15-四甲基十七烷、2,6,11-三甲基十二烷、3,7-二甲基癸烷也按上述方法进行。

2.4 .3 准确移取1ul配置好的标准溶液注入热解析管中，在（90±2）℃一次解析1h，二次热解析进样。以质谱定性，峰面积定量，同时做空白试验。

2.4 .4 以峰面积A为纵坐标，相对应的质量m(mg)为横坐标，即得标准曲线。对于已知纯度的化合物之外的未知化合物，则以甲苯标准曲线为未知化合物的标准曲线。

2.5 实验数据的处理

各组分含量按式（1）计算

式中： Xi —— 试样中各组分含量，单位为毫克每千克（mg/kg）;

Ci —— 从标准曲线上读取得试样中各组分质量，单位为毫克（mg）；

M —— 试样的质量，单位为克（g）；

3 结果与讨论

3.1 试验方法对试验结果的影响

现今测定VOC的标准和文献有很多，大多采用溶剂萃取的方法对待测样品进行萃取后再测定[1]，此类方法对操作人员的伤害较大，并且对环境也会造成一定的污染；还有采用环境模拟舱来测定待测样品中的VOC，例如GB18587-2001《室内装饰装修材料 地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂有害物质释放限量》[2]中TVOC的测定，即采用小型环境试验舱法测定待测样品挥发到空气中来的有害物质，利用吸附管/热解析/毛细管气相色谱仪进行取样和分析，该实验方法操作较复杂，耗时较长。在JC 1066-2008《建筑防水涂料有害物质限量》[3]和HJ/T303-2006《环境标志产品技术要求 家具》[4]中苯系物的测定方法，采用了顶空气相色谱法对其进行测定，试验方法为将待测样品放入20ml顶空瓶中在一定温度下平衡1h后进样，经GC-MS进行分析。

本文采用了两种方法对石膏板中的VOC进行测定，一为顶空气相色谱质谱联用法，将石膏板样品装入20ml顶空瓶中，在（90±2）℃平衡1h，进样1ul，经GC-MS进行分析，同时做空白试验。待测样品试验结果和空白试验结果相接近，原因为20ml顶空瓶中存在大量的空气，而石膏板中的VOC含量较低，实验结果和空白结果在同一数量级范围内，因此采用顶空气相色谱法无法对石膏板中的VOC进行测定； 二为热解析气相色谱质谱联用法。将石膏板样品直接装入热解析管中，在（90±2）℃一次解析1h，二次解析进样，经GC-MS进行分析，同时做空白试验，由于热解析管的容积很小，将石膏板样品装入热解析管后，其空气含量很低，几乎可以忽略不计，因此采用热解析气相色谱质谱联用法不仅可对石膏板中的VOC进行测定，而且其方法的灵敏度高。

3.2 试验方法的检出限

以甲苯为研究对象，将其能辨别相应信号为噪音的3倍计算出石膏板中TVOC的最小检出浓度为检出限，结果为0.001mg/kg。

3.3 试验方法的精密度

将同一样品分别装入6支空白热解析管中，按照2.4.1的方法进行测定，结果见表1。

3.4 样品的测定

采集10个样品进行VOC测定，结果见表2。由表2可以看出，虽然石膏板中存在一定量的VOC，但其均在一个极低的范围内，均小于10mg/kg，远远低于国家标准中对其的限量要求，因此可以认为石膏板中的VOC不足以对人体健康产生危害。

4 结 语

1本文在对石膏板中的VOC进行测定时发现，石膏板中的VOC中含有苯系物，例如：甲苯、二甲苯、醛类化合物、例如：壬醛、癸醛、烷烃类化合物，例如：2,3,6-三甲基癸烷、2,6,10,15-四甲基十七烷、2,6,11-三甲基十二烷、3,7-二甲基癸烷和卤代烃，例如氯辛烷、氯代癸烷等化合物。这些化合物可能来自于用于生产石膏板的辅料，例如涂层、墨汁和其他材料。

表1 方法精密度

表2 样品分析结果

2根据GB 18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》规定，水性墙面腻子的VOC含量不高于15g/Kg，内墙涂料中苯、甲苯、乙苯、二甲苯总和不高于300mg/kg。由此可见，石膏板中的VOC含量要远低于GB 18582-2008中有害物质的限量，因此可以认为石膏板中的VOC不足以对人体健康产生危害。

3通过对石膏板中VOC测定方法的探讨，认为热解析-气相色谱质谱联用法是一种较先进的分析技术。该方法操作简单快速，分离度好，本底低，灵敏度高，检出限低，不用有机溶剂对样品进行前处理，减少了对环境的二次污染和操作人员的伤害，提高了工作效率。

[1]GB18582-2008《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》

[2]GB18587-2001《室内装饰装修材料 地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂有害物质释放限量》

[3]JC1066-2008《建筑防水涂料有害物质限量》

[4]HJ/T303-2006《环境标志产品技术要求 家具》