气相色谱法研究测定金属有机骨架材料Z I F-8的甲醛吸附性能

张爱国，贾 俊，赵 鑫，李春阳

（吉林省产品质量监督检验院，吉林长春 130012）

气相色谱法研究测定金属有机骨架材料Z I F-8的甲醛吸附性能

张爱国，贾 俊，赵 鑫，李春阳

（吉林省产品质量监督检验院，吉林长春 130012）

建立了一种金属有机骨架材料ZIF-8吸附甲醛性能的气相色谱分析方法，并得到最佳色谱条件。

甲醛；气相色谱；ZIF-8

甲醛（HCHO）是一种对人体细胞功能损害较大的致癌物，对神经系统及免疫系统都会造成不同程度的毒害[1]。近年来，甲醛造成的装修污染屡屡发生[2]。目前常用的方法是活性炭吸附法，但存在吸附速度慢、效率低等缺点。而金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是一种具有周期性骨架结构的新型多孔材料，由于具有很大的比表面积、孔隙率并且结构多样，在甲醛气体吸附、储存以及降解等领域具有很好的市场应用前景[3]。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

赛默飞世尔TRAS-1300气相色谱仪，配ECD检测器；正己烷、2,4-二硝基苯肼（DNPH）、活性炭粉末及活性炭颗粒为色谱纯；盐酸为分析纯；试验用水为一级水；金属有机骨架材料ZIF-8，实验室自制。

1.2 色谱条件

HP-5型毛细管柱（15 m×0.32 mm，0.25 μm）；载气为氮气；柱流量1.20mL/min，分流比为10∶1；进样口的温度设为250℃，柱温为210℃，检测器温度280℃；进样量1.0μL。

1.3 实验方法

1.3.1 研究方法

在自制密闭的实验箱内形成一定浓度的甲醛气体环境。考察活性炭粉末、活性炭颗粒与ZIF-8吸附性能。

1.3.2 衍生

取10mL上清液置于50mL离心管中，加入0.3mL 2,4-二硝基苯肼（DNPH）溶液，摇匀后置于60 ℃水浴15min，取出在流水中快速冷却，加入5mL正己烷，摇匀，超声萃取2min，离心5min，移取正己烷层于干净试管中；再加入5mL正己烷，重复萃取一次，离心5min后，合并正己烷层，涡旋混匀，待测。

2 结果与讨论

2.1 吸附甲醛对比实验

在10℃，甲醛初始浓度在30mg/m3条件下，活性炭粉末、活性炭颗粒及ZIF-8的吸附曲线如图所示；由图2.1可知：三种吸附剂对室内甲醛气体具有良好的去除效率，可使实验箱内甲醛气体浓度达标；ZIF-8的吸附性能优于活性炭，在实验过程中无甲醛脱吸现象，吸附饱和时间为1～2h。

2.2 样品前处理条件的选择

由于甲醛具有易挥发的特性，加热提取易造成样品中甲醛的损失，测定结果重复性差，回收率低。实验在样品密封的条件下，通过延长浸泡时间，辅以超声波水浴振荡提取的方法进行样品前处理，考察了浸泡时间和超声波水浴振荡时间对提取效果的影响。结果表明：浸泡60min、超声波水浴10min后，峰面积基本趋于稳定。因此，选择样品浸泡60min后，超声波水浴振荡提取10min，离心取上清液备用。

图1 三种吸附剂对甲醛吸附性能影响

3 样品衍生条件的选择

3.1 萃取剂的选择

萃取2,4-二硝基苯腙时，通常使用环己烷、正己烷等有机溶剂。试验结果表明：环己烷与正己烷无显著差别，本试验选择正己烷作为萃取溶剂。

3.2 色谱条件的选择

衍生-气相色谱法测定游离甲醛时，选用响应高，杂峰少，干扰少的ECD检测器进行测定。选用弱极性HP-5柱（聚5%苯基/95%甲基聚硅氧烷，15m×0.32 mm，0.25μm）作为实验用柱。对仪器条件进行了优化，最后确定的气相色谱条件见1.2。

3.3 标准曲线、检出限和测定下限

按照标准曲线绘制规定，在最佳色谱条件下检测相当于甲醛浓度为0，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50mg/L的标准溶液，用峰面积结果对甲醛质量浓度绘制标准曲线。线性回归方程为y=1.34×104x-21.54，相关系数r2=0.9993，线性关系良好，方法的检出限低于20μg/L。金属有机骨架材料ZIF-8甲醛测定下限为0.50mg/kg。

3.4 方法的精密度及回收实验

以金属有机骨架材料ZIF-8为样品，在0.5，1.0，2.0mg/kg三个浓度水平进行了加标回收实验，每个样品平行测定10次，计算其回收率分别在71%～110%；79%～108%；88.7%～110%，相对标准偏差（n=10）在6.2%～13.5%，重现性和稳定性较好。

4 结论

本工作采用水浸提方法提取金属有机骨架材料ZIF-8中甲醛，该方法的灵敏度高、重现性和稳定性好，为金属有机骨架材料ZIF-8吸附甲醛的准确测定提供了新方法，为ZIF-8治理室内甲醛气体的市场化奠定理论基础。

[1] 侯富忠.室内环境污染防治的探讨[J].中国新技术新产品，2010，（21）.

[2] Chui SSY，Lo SMF，Charmant JPH，et alA chemically functionalizable nanoporous material[Cu3（TMA）2（H2O）3]n.[J].Science，1999.

[3] 赵楠，邓洪平，舒谋海.MOF-5负载Pd催化剂的制备及其催化性能初探[J].无机化学学报，2010，（7）.

Determination of Formaldehyde Adsorption Properties of Metal Organic Matrix Material ZIF-8 by Gas Chromatography

Zhang Ai-guo，Jia Jun，Zhao Xin，Li Chun-yang

A gas chromatographic method for the determination of formaldehyde adsorption properties of metal organic matrix materials ZIF-8 was established and the optimum chromatographic conditions were obtained.

formaldehyde；gas chromatography；ZIF-8

O657.71；O658.2

B

1003–6490（2017）10–0068–02

2017–07–10

杨雨国（1980—），男，吉林松原人，助理工程师，主要从事车辆管理工作。

收稿日期 ：2017–07–06

作者简介：张爱国（1975—），男，山西昔阳人，工程师，主要研究方向为色谱检验。