室内空气中TVOC检测方案(气相色谱仪)

采用二次浓缩热解解仪测定室内空气中 TVOC 冯婷刘华 (北京北分瑞利分析仪器集团有限责任公司色谱仪器中心，北京，100095) 摘要：采用F-509 二次浓缩热解析仪与气相色谱仪联用，建立了对室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC)的检测方法。考察并优化了的各项参数，得到满意的样品检出限。在10~1000ug/ml 之间 TVOC 标样中8个组分的峰面积和质量呈较好的线性关系，相关系数R≥99.9%。该方法与普通一次热解析相比较解析率提高一倍，结果较为理想。 关键词： TVOC，热解吸，冷捕集，气相色谱 引言 室内空气质量的优劣关系到人民群众的身心健康，室内空气中挥发性有机物(VOCs)的释放严重影响室内的空气质量。总挥发性有机物(total volatileorganic compounds， TVOC)即指室内空气中沸点范围在50℃~260℃之间的有机化合物总的质量浓度。根据 GB 50325-2001附录E《室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC) 的检验方法》，我们利用 Tenax-TA 吸附管采样，将吸附管安装在二次浓缩热解析仪上，解吸后进样，完成了对苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、间对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯和十一烷这八种空气中常见的挥发性污染物的检测。 国内对 TVOC 的分析有两种方式，溶剂萃取法和热解吸法。前者已逐渐被热解吸法所取代，而热解析法也停留在使用一次热解析仪，或直接进样或手工进样。该法存在的问题在于连用后样品的检出限较低，溶剂峰拖尾容易影响定量结果的准确性。而二次浓缩热解析完美的解决了这个问题，大幅提高样品的检出限，避免了大量溶剂的影响。 本实验建立了使用北分SP3420A型气相色谱仪和F-509热解析仪连用对室内空气中8种常见的挥发性有机物进行测定的方法，获得满意的分析结果。 2实验部分 2.1仪器与试剂： 仪器： SP-3420A 气相色谱仪带分流/不分流进样口，配 FID 检测器， F-509型热解析， BF-2002 色谱工作站(北京北分瑞利色谱仪器中心)。 试剂： 甲醇中VOCs 标准溶液(空白样、1号样(1000ug/ml)、2号样(100ng/ml)、3号样(10ug/ml))(国家环保总局标准样品研究所) 并配置浓度为 50ug/ml 和 500u g/ml 的溶液。 2.2实验方法 2.2.1仪器条件： 色谱条件：分离柱为 TVOC 专用柱(50m×0.32mm×0.5Hm)(兰州化学物理研究所)。柱温：50℃，保持10分钟，以5℃/min 速率升至250℃，保持10分钟；注样器温度：250℃；检测器温度：250℃。高纯氮气(99.999%)为载气，柱前压：0.08MPa，分流比：5：1. 解析仪条件：一次解吸室温度：300℃，二次解吸室温度：300℃，冷阱温度：0℃。捕集时间： 5min，解析时间：1min， 进样时间：：10s。 2.2.2测定方法： 将 TVOC 标准样品和配置溶液分别取1uL，通过热解析仪进入气相色谱进行分析，取得5组数据，以峰面积定量，绘制标准曲线，保存为模板。测实际样品的时候用多点校正的定量方法进行计算。 3 结果与讨论 3.1二次浓缩热解析仪的检测原理 二次浓缩热解吸技术是将一次热解吸后的挥发物与半挥发物用冷阱进行再次捕集，经过二次解吸后利用惰性气体将目标组分移动至气相色谱仪中进行分析。 主要工作过程为：热脱附——冷捕集——再脱附———气相色谱分析 3.2解析条件的优化 以100 u g/ml TVOC标样测试，考察了捕集流速、捕集时间、解析时间、进样时间、冷阱温度及解析温度对热解析效果的影响。结果表明，捕集流速越慢，冷阱温度越低，效果越好。选择捕集时间为 5min， 解析时间1min， 进样10s能获得较好结果。 3.3 TVOC 标样定性 表1为TVOC2号标样的定性表。分离谱图见图1。 表1TVOC标样中8种物质的定性表 序号 保留时间 名称 1 11.201 苯 2 18.001 甲苯 3 20.556 乙酸丁酯 4 23.271 乙苯 5 23.729 间对二甲苯 6 24.587 苯乙烯 7 24.832 邻二甲苯 8 33.758 十一烷 图18种TVOC混合标样分析色谱图 3.4重现性实验与检出限的确定 以 TVOC 3号标样测试进行重现性实验。平行测定3次，苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、间对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯和十一烷的相对标准偏差 (RSD)均小于9%。仪器的噪声为 30pV时，在选定实验条件下，测得甲苯的检出限为0.3Mg/mL。表2分别列出了8种标样的实验数据。 表 2 TVOC标样中8种物质的实验数据表 序号 名称 峰面积 RSD (n=3，%) 检出限 (pV·s) (ug/mL) 苯 21258 6.19 0.47 2 甲苯 21985 2.10 0.3 3 乙酸丁酯 9527 6.25 0.94 4 乙苯 19972 4.28 0.23 5 间对二甲苯 60574 5.26 0.15 6 苯乙烯 22769 7.11 0.24 7 邻二甲苯 19746 7.29 0.24 8 十一烷 17483 4.33 0.22 3.5标准曲线的绘制 分别以 TVOC标样作工作曲线，在选定的条件下进行测定。8种挥发性成分的峰面积与质量的曲线方程见表3，所有相关系数均达到 0.999 以上。 表 2 TVOC 标样中8种物质的实验数据表 序号 名称 曲线方程 线性相关系数 1 苯 Y=19100+1800X 0.9992 2 甲苯 Y=-3095+2035X 0.9999 3 乙酸丁酯 Y=8196+539X 0.9996 4 乙苯 Y=-12174+2115X 0.9994 5 间对二甲苯 Y=-33035+4249X 0.9993 6 苯乙烯 Y=-21079+1899X 0.9992 7 邻二甲苯 Y=-17515+1945X 0.9991 8 十一烷 Y=-28598+1845X 0.9991 3.6与普通一次热解析仪的比较 用所建立的二次浓缩热解析-气相色谱连用的方法检测 TVOC， 在理论上样品的检出限会由于进行再一次的冷捕集而得到大大提高，实验中我们将同样浓度的标样通过热解析仪后所得到的色谱峰面积与直接向色谱中进样所得的色谱峰面积进行比较，计算的其解析率可达到60%以上。而普通一次热解析的解析率往往只有30%左右。 4 结 论 (1)建立了二次浓缩热解析仪与气相色谱仪连用对室内空气中挥发性有机物(TVOC)的分析方法。实验数据表明该方法将检出限提高一倍，且重现性良好。 (2)对F-509二次浓缩热解析仪流量、温度和时间参数的优化，使得样品的解析率得以大大提高。 (3)与普通一次热解析相比较，获得理想的样品检出限。 ( 参考文献： ) ( [1] EPA T O-17. Determination of Volatile Organic C ompounds in Ambient Ai r Using Active Sampling Onto Sorbent T ubes [s] ) ( [2] GB50325-2001 《民用建筑工程室内环境污染控制规范》附录E《室内空气中挥发性有机化合物(TVOC)的测定》[s] ) ( [3] IS016017-1，室内环境和工作场所空气取样和通过吸附管热解吸毛细气相色谱法分析挥发性有机成分[s] ) ( [4]郑朝宁，杨宇，欧家睿.室内空气中 TVOC 的检测探讨[].川化，2006，(2 ) ：35~37 ) ( [5]杨秀培.室内空气中总挥发性有机物的热解吸气相色谱测定法[J].中国劳动卫卫职业病 杂志.2004， 2 2( 4 )：3 0 5~306 ) Determination of TVOC in room air by Thermal Desorption System and GCAbstract： A method for determination of TVOC in room air by Thermal Desorption Systemand gas chromatography-flame ionization detector waS established. Andmanyparameterssuchhias time，temperature was discussed. Theeresultssshowedgoodrepeatability(RSD<9%)， good linearity ((r>0.999)in the range of 10~1000u g/ml.Keywords： TVOC， Thermal Desorption System， trap，gas chromatography