论气相色谱仪在室内环境污染物检测中的应用

作者:冉盛网 时间:2019-08-09 10:51:55

  摘要:主要介绍气相色谱仪在民用建筑工程室内环境污染物VOCs的应用,从仪器测试原理、进样条件、仪器优化进行论述, 以求提高工作效率、检测质量,能更好地为客户服务,为人们的居住环境空气质量评价快速、准确提供参考依据,为人们身体健康、生 活质量保驾护航,并希望能对同行交流、学习、借鉴有所帮助。
  
  关键词:气相色谱仪;民用建筑工程;污染物
  
  随着我国经济的快速健康发展,人民生活水平不断提高,许 多居民的居室和单位办公室装修越来越豪华,由此带来了严重 的室内环境污染,导致了人们的健康状况日益下降。由装修所 引起的各种纠纷不断增多,引起了国家的关心和重视,并采取了 积极有效的措施,组织相关专家制定国家标准GB50U5 -2001, 于2001年由相关部委联合颁布并强制性规定室内环境空气质 量作为民用建筑工程质量的一项重要指标[1],其中2006年做了 一次修改,2010年又在前两次修改的基础上进行修改并发布为 新国家强制标准,即GB503M -2010,同时GB503M -2001废 止。标准规定所有新建、改建及扩建的民用建筑工程竣工验收 时都必须要进行室内环境空气质量检测[2 ,检测合格才能验收 交付使用,而且对建筑材料也提出了更严格的要求,材料检测合 格后方可进入施工场地使用。但由于各种原因目前市场的管理 还不是很完善,各级相关部门的宣传力度也还不够,所以使得消 费者在购房、装修时对市场上各种材料的污染物指标不了解,加 上受不法商家的蒙蔽,经常花了钱却引来了 “隐形杀手” ,导致 各种装修纠纷时有发生。而且现在检测机构比较多,其检测服 务质量又良莠不齐,所以针对以上情况及笔者近几年来检测所 遇到的情况,着重从国家标准中规定必须要检测的五项指标中 的检测比较复杂总挥发性有机物(TVOC)的检测方法,检测过程 中应该注意的问题等作简要阐述,希望能对相关人员交流有所 帮助。
  
  实验部分
  
  实验仪器和试剂
  
  仪器:gc508色谱仪(配备FID检测器),鲁分分析仪器有限公司;热解吸仪,;色谱工作站(1 pL进样针)。
  
  标准溶液:(国家标准物质中心)标准溶液浓度1.0 mg/mL (其中苯、甲苯、乙酸丁脂、乙苯、苯乙烯、邻二甲苯、十一烷都为 1.0 mg/mL,对、间二甲苯为 2.0 mg/mL)。
  
  色谱条件
  
  毛细管柱:50 mmx0.32mmx1 ^m; ⑵升温程序:柱温:50 T /min;保持时间:10 min;升温速率: 5 T /min;终温:250 ;保持时间:10 min;检测器温度:250 T ;
  
  进样汽化室温度:250 ;灵敏度:1010 ;气体流量比:空气/氢 气/氮气=30 : 1 : 1;分流比:5 : 1。
  
  热解吸条件
  
  吸附剂:Tenax-TA 200 mg;解吸温度:300 T ;解吸管吹进 色谱仪时间:40 s;热解吸时间:10 min;进样时间:40 s;解吸管反 吹活化时间:15 min。
  
  标准样品的吸附与解吸
  
  液体标样的吸附与解吸:用1 pL的进样针对T^nax-TA管 中注入不同体积的标准溶液,得到了不同进样量的谱图。分别 在 Tenax-TA 管中注入 0.0 -L、0.2 -L、0.4 -L、0. 6 -L、0. 8 ^L、
  
  的标准溶液,立即放入解吸仪中解吸10 min,时间到后解 吸仪自动打开电磁阀对色谱中进行吹气进样,时间为40 s。解吸 仪载气流速为30 mL/min,吹气进样的流速为60 mL/min。吹气 进样完毕后电磁阀自动关闭,并且同时打开色谱工作站和色谱 仪的时间程序。解吸仪会自动在氮气流(60 mL/min)下吹赶 15 min,使rTenax - TA管得到老化以便于下次分析使用。
  
  热解吸仪与色谱仪的连接
  
  热解吸仪带有稳流阀,流量可以在0 ~ 100 mL/min调节。 六通阀和电磁阀控制热解吸仪的热解吸状态和进样尾吹状态, 加热系统是由热解吸仪自身供给。备有两路气路,一路常通的 供给热解吸仪和色谱仪,另一路由六通阀和电磁阀控制的供给 解吸管进行进样吹扫和尾吹使用。将解吸管一端同电磁阀连 接,另一端直接用连接管线连接到色谱仪的进样口。热解吸态 和进样态全部都可以在解吸仪中设定好时间,时间一到由解吸 仪自动打开电磁阀开始解吸和进样,自动化程度较高,大大节省 工作时间和劳动强度。
  
  结果与讨论
  
  热解吸直接进样对色谱峰型的影响和讨论
  
  热解吸直接进样对色谱峰形的影响:热解吸样品要经过 切换阀,毛细管色谱进样对阀体和连接气路的死体积要求尽可 能小,样品不能在死角滞留,要瞬间进样,否则容易出现拖尾[。
  
  热解吸直接进样对色谱峰形的影响:图1是浓度 1 mg/mL的标准溶液进样0.8 pL,热解吸后进样的色谱图。由 图1可以看出热解吸仪在加热的过程中TTenax-TA管中的空气 的体积膨胀,使少量的解吸出来的样品先进入色谱仪中,因此分 子量小的TVOC组分的谱图就出现了拖尾,如图2所示苯和甲苯 在其峰后均出现了一个小峰。而分子量大的则难以完全解吸出
  
  来故其峰形比较小如图1中的十一烷。


  
  为了考查热解吸的重复性,选用了 1 mg/mL的液体标样考 察定量重复性测试,分别取了两个在相同条件下进样量相同的 两张谱图来进行比较,标样进样量为0. 8 ^L。在表1和表2中 分别列出了 TVOC各组分的保留时间和峰面积。从表1和表2 可以看出TVOC各组分的峰面积和保留时间的相对标准标准偏 差均在10%以内,达到了国家标准GB503M -2010的要求。
  
  表1 TVOC标样中八种物质的保留时间及峰面积
  
  表2 TVOC标样中八种物质的保留时间及峰面积


  
  热解吸仪解吸率
  
  为了考查热解吸的解吸率,选用了 1 mg/mL的液体标样在 其余条件相同的情况下,一经过解吸仪吸附和解吸后所做的谱 图,二直接进样到气相色谱仪所成的谱图进行比较。标样进样 量为0.8 ^L。在表33中分别列出了直接进样和解吸进样中
  
  各组分和峰面积,由表3可以看出TVOC各组分的解吸率 较小,除了十一烷的解吸率为1.4外,其余的均在5%左右。因 为热解吸的测定是不加冷井的一级解吸是瞬间解吸,样品的损 失比较大。
  
  表3 TVOC标样解吸率的比较
  
  组分苯甲苯 乙酸丁酯 乙苯对、间二甲苯 苯乙烯 邻二甲苯 十一烷
  
  直接进样的峰面积450乃
  
  经过解吸的峰面积
  
  解吸率
  
  热解吸定量准确性的测定
  
  用国家标准物质中心配制的(1 mg/mL) TVOC溶液来制作 标准曲线,用1 pL的进样针分别进样0.2、0.4、0.6、0.8 ^L制作
  
  了标准曲线。用国家标准物质中心配制的1 mg/mL的苯标准溶 液做样品进行样品测定。在相同的条件下,测试的结果见表4 和表5,表4中列出了 TVOC标准溶液制作的曲线,表5中列出 了五次苯测定的结果以及标准偏差等。由表4可以看苯标准曲 线的相关系数为99.95,说明苯得到了较好的曲线。由表5可以 看出定量的相对误差为2.31%。标准偏差0.015%。得到了较 好的定量结果。已知苯浓度1 mg/mL,进样量为0.4 ^L即进样 量为0.4關,实测浓度0.4025關(为表5中5次测定的平均 值)。由此可以看出,一次进样直接解吸法虽然其解吸率不高, 但是重现性好,效果较好,可以测出比较准确的结果。
  
  表4经过Tenax管热解吸,进(1 mg/mL) TVOC标样的检测数据
  
  表5用rTenax管热解吸,进(1 mg/mL)苯标样的检测数据


  
  结语
  
  随着国家标准GB50U5 -2001的出台,得到政府个部门的 高度重视,室内环境检测从开始的推广到后来2008年的要求所 有民用建筑工程必须进行室内环境检测的强制性规定,再到 2010年GB50325的修订,可以看出,这部标准在实践中得到广泛 应用和不断完善,从而在规范上对材料等得到了有效的控制,在 源头上保证了人们居住条件的改善、舒适等所用的材料流入市 场,进而进入室内装修,带来室内环境污染,然而各个检测机构 的水平又良莠不齐,所以只有加强检测机构的管理、监督,提高 其服务水平和技术质量,这样才能有效地使我们的广大消费者 得到优质、规范的检测服务,为居住环境得到安全保障。
  
  参考文献
  
  《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB503M-2001[M].北 京:中国计划出版社
  
  王喜元.民用建筑工程室内环境污染控制规范辅导教材[M].北 京:中国计划出版社,2002 :
  
  吴烈钧.气相色谱检测方法IJ].北京:化学工业出版社,
  
  《环境空气总烃的测定气相色谱法》
  
  《居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方 法》