汽车喷涂车间废气排放口废气的GC-MS化学成分分析

刘晓云 万莉 安宝东 李文龙 杨秀丽（山东科建检测服务有限公司，山东 日照276800）

近年来我国汽车制造量逐年提升。在汽车的生产过程中，表面涂装是其中重要的一道工序，也是生产废气最多的环节。涂装过程中所使用的涂料、有机溶剂等物质的挥发（即挥发性有机化合物，VOCs）对操作工和自然环境都有害。废气VOCs经呼吸道吸入人体后可引发中毒，是公认的强烈致癌物。据统计，一辆表面积为80 m2的汽车在表面涂装过程中VOCs排放量达10kg[1]。一般来说，中涂、面涂和清洗溶剂使用过程中产生的废气含量最高。具体到生产车间，产生有机废气最多的有喷涂室、晾置室、调漆室、烘干室等，而不同车间产生的废气组分不尽相同。刘郁葱等[2]对轻型汽车涂装工艺过程的VOCs 化学组分分析表明，涂装工艺过程中最主要的VOCs 化学成分是芳香烃以及乙酸乙酯、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯等物质。文章采用吸附管采样法，用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对汽车喷涂车间中的挥发物质中的化学成分进行了分离，通过检索谱图库，并结合标准质谱图，鉴定出了13种化学成分，同时利用峰面积归一法通过化学工作站数据处理系统，得出各化学成分的相对含量，为汽车喷涂废气的有效治理提供了理论依据。

1.1 材料

2019 年采集自日照某汽车涂装车间排气筒（处理前）的挥发性有机化合物。

仪器：安捷伦7697A-7890B-5977B 型气相色谱质谱联用仪；热脱附装置；吸附管老化装置；无油采样泵；不锈钢吸附管。

1.2 样品处理

把样品吸附管放进热脱附仪，按照仪器设定条件，对样品进行GC-MS分析。

1.3 GC-MS分析

色谱条件：安捷伦7890B-5977B 型气相色谱质谱联用仪，玛珂思全自动热脱附仪U-UNITY-M-XR；

色谱柱：DB-624(60m*250µm*1.4µm)

载气：高纯氦气，高纯氮气；

柱流量：1.0ml/min；

升温程序：初始温度45℃，保持12 分钟，以4℃/min 的速度升温至140℃，以40℃/min 的速度升至220℃，在220℃保持5min。

热脱附仪条件：吸附管初始温度：室温；聚焦冷阱温度：室温；干吹流量：36ml/min；干吹时间：2min；吸附管脱附温度：325℃；吸附采样管脱附时间：6min；脱附流量：48ml/min；聚焦冷阱温度：25℃；聚焦冷阱脱附温度：300℃；冷阱脱附时间：3min；传输线温度：150℃。通用型冷阱，填料为石墨化碳黑。

质谱条件：离子源：EI源；电子能量：1045eV；溶剂延迟时间1min；质量扫描范围：33-270amu；采集方式：SCAN扫描。

1.4 实验步骤

定性分析：利用热脱附仪对吸附管中的有机废气进行二阶冷阱热脱附，然后有机废气进入GC-MS联用仪进行成分分析鉴定。通过化学工作站数据处理系统，检索NIST MS Search 2.3谱图库，并结合标准质谱图进行人工谱图解析，鉴定废气中的各个化学成分。

定量分析：通过化学工作站数据处理系统，用峰面积归一化法进行定量分析，求得各化学成分的相对含量。

2 结果与讨论

2.1 汽车喷涂车间废气排放口（处理前）挥发性成分的总离子流色谱图

2.2 汽车喷涂车间废气排放口（处理前）挥发性有机物的GCMS分离鉴定结果

表1 汽车喷涂车间废气排放口（处理前）挥发性有机物化学成分分析结果

3 结果与分析

（1）在汽车喷涂废气中，主要污染特征物为苯系物，甲苯为排放比例最大的组分。

（2）经GC-MS 分析，汽车喷涂车间中废气有13 种化合物，含量依次是异丁醇（24.8%），正丁醇（4.6%），甲苯（27.7%），乙苯（7.4%），间、对-二甲苯（14.8%），邻-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）实验结果证明，该喷涂车间所使用涂料为溶剂性涂料，溶剂多为甲苯、二甲苯、醇类等，无治理措施的条件下，最终均以VOCs的形式挥发至大气环境中。鉴于汽车喷涂废气的危害性，要严格控制和治理汽车涂装废气。本文的分析结果为汽车喷涂废气的有效治理提供了理论依据。