塑胶跑道中有机挥发物二硫化碳的吸附性研究

2023-01-19何毅华王咏祥

技术与市场 2023年1期

何毅华，王咏祥，吴彤，冯妙

(广州广电计量检测股份有限公司，广东广州 510656)

0 引言

近年来，塑胶跑道因平整度好、抗压强度高、物理性能好、硬度弹性适当等优点，被广泛应用于学校和社区等场所。但随着塑胶跑道的大面积使用，“毒跑道”事件屡有发生，严重危害了人们的身体健康，尤其是学生群体受害最为严重[1-3]。二硫化碳是一种易挥发的有机溶剂，一般用于粘胶纤维、玻璃纸、农药、杀虫剂的生产及橡胶的提取等，同样存在于塑胶跑道中[4-5]。二硫化碳极度易燃，具有刺激性，不仅是首个确认的具有神经毒性的工业溶剂，而且还严重损害血管[6-7]。

2018年5月14日，国家市场监督管理总局与国家标准化管理委员会联合批准发布了GB 36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》标准，明确规范了合成材料面层中有害物质的测试方法及限量要求。其中，对于二硫化碳的测试只规定了活性炭管采集[8]。但是，目前商品型的活性炭管因吸附填料的不同导致最终吸附效果差异明显，常见吸附填料按孔径分布可分为无规则微孔(如椰子壳)、中孔孔径(如Carbopack B)、微孔孔径(如Carboxen 1000)、规则中微孔(如Scalpha 600、Scalpha 900)和复合型孔径(如Scalpha C100、CarbopackC/B/1000)。因此，为了挑选合适的活性炭管测试塑胶跑道中的二硫化碳，利用袋式法[9]对目前常用的填料及不同类型的活性炭进行筛选对比，最终筛选出吸附效率最高的活性炭管，以此为后期塑胶跑道中有机挥发物二硫化碳的测试提供依据。

1 实验情况

1.1 试验材料

甲醇(农残级，J.T.BAKER)，二硫化碳(纯度99.5%，Chemservice)。

1.2 试验装置

十万分级分析天平 X205BDU(瑞士METTLER TOLEDO公司)，微量进样器(5 μL、10 μL)，热脱附全自动标样制备器(莱创科技应用发展有限公司)，热解析脱附系统(maekes TD100-Xr)，气相色谱质谱联用仪GC/MS(安捷伦)，恒流空气采样泵(Gilian)，气体流量校准计(mini-BUCK)，装有PTFE开关阀的PVF 袋(200 L)，步入式恒温烘箱(昇微4.8 m×3.3 m×2.6 m(W×D×H)，高纯氮气(99.999%)，椰子壳，Scalpha C100管，Scalpha 900管，Scalpha 600管，CarbopackC/B/1000管，Carbopack B管，容量瓶：10 mL。

1.3 标准溶液的配置

用十万分级分析天平准确称取0.100 0 g的二硫化碳标准物质到10 mL容量瓶中配置储备液，用甲醇稀释定容到刻度，配置成10 g/L的二硫化碳储备液。再逐级稀释为1 000 mg/L、500 mg/L、250 mg/L、50 mg/L、25 mg/L和5 mg/L的标准工作液。利用标准管制备系统分别将2 μL不同浓度的标准溶液注入到捕集管中，调节标准管制备系统流量为100 mL/min，累计吹2 min后将管两端密封。

1.4 试验方法

利用袋式法对各活性炭管进行二硫化碳吸附测试，具体操作为：在200 L的聚氟乙烯采样袋中注入一定量的二硫化碳液体，并充入100 L高纯氮气，后置于60 ℃恒温烘箱中平衡2 h。随后，利用不同活性炭管采集袋内的二硫化碳，采集流量为200 mL/min，各采集25 min，最后利用TDS-GC/MS进行分析。

2 结果分析

2.1 各物质仪器响应结果

取3个200 L空白采样袋，分别用微量注射器往袋中加入5 μL的10 g/L的二硫化碳储备液，再按照上述的方法步骤进行试验，每次各管中二硫化碳的测试结果如表1所示。同时，为了探究各活性炭管对二硫化碳的残留情况，利用标准管制备系统将2 μL的10 g/L的二硫化碳储备液注入到各活性炭管中，重复解析同一根管，每次各管中二硫化碳的测试结果如表2所示。

表1 不同活性炭管采集二硫化碳测试结果(以峰面积计)

表2 不同活性炭管中二硫化碳高浓度残留测试结果(以峰面积计)

由表1测试结果可知，不同活性炭管吸附能力有一定差异，其中吸附能力从强到弱依次为：3号、4号；2号、5号；1号；6号活性炭管，且除1号椰子壳重现性较差外，其余5种活性炭管重现性均较好。同时，表2中6种活性炭管在高浓度吸附时均无残留，且4号Scalpha 600活性炭管吸附能力要好于其余5种管。此外，复合型活性炭管(Scalpha C100和CarbopackC/B/1000)的价格要高于其他管。综上所述，推荐使用Scalpha 600活性炭管。

2.2 标准工作曲线

利用标准管制备系统将1.3节制备的1 000 mg/L、500 mg/L、250 mg/L、50 mg/L、25 mg/L和5 mg/L各标准溶液2 μL注入到含有Scalpha 600活性炭管中，利用TDS-GC/MS分析。线性相关系数为0.999 7，相关性良好，结果如图1所示。

图1 二硫化碳标准工作曲线

2.3 精密度与准确度试验

取3个200 L空白采样袋，分别用微量注射器往袋中加入2 μL的5 mg/L、50 mg/L和1 000 mg/L的二硫化碳标准溶液，按照上述的方法步骤进行测试，每个加标浓度点各采集7根Scalpha 600活性炭管，计算各重复试验的相对标准偏差和回收率，测试结果如表3所示。

表3 精密度与准确度测试结果

由表3测试结果可知，当加标浓度为0.01 μg时，分别用3倍标准偏差和10倍标准偏差确定仪器检出限和定量限为0.001 0 mg/m3和0.003 5 mg/m3；同时，各加标浓度点重复性试验的相对标准偏差均小于10%，说明Scalpha 600方法精密度高，重复性好。此外，各加标浓度点平均回收率为100.3%～105.9%，表明Scalpha 600方法准确度高，上述结果均能满足要求。