涂料样品中苯系物和水分检测方案(气相色谱仪)

仪器 3 气相色谱仪；苯系物；水分； TG-WAX色谱柱；TG-BOND Q色谱柱目标 建立高效的气相色谱检测方法，灵敏、快速测定涂料和胶黏剂中的苯系物及水分的含量 样品中的苯系物经甲醇提取，过膜后气相色谱仪采用氢火焰离子化检测器进行检测 样品中的水分经二甲基甲酰胺提取，过膜后气相色谱仪采用 TCD 检测器进行测定 引言 苯系物(BTEX)是苯 (benzene)、甲苯 (toluene)、乙苯 (ethylbenzene)和二甲苯(xylene)的统称，属于单环芳烃类物质。苯、甲苯等苯系物被称为“芳香杀手”。其中，苯属于 IARC (国际癌症研究机构)第一类致癌物。苯的危害性表现在血液毒性、遗传毒性和致癌性3个方面，它能在神经系统和骨髓内蓄积，使神经系统和造血组织受到损害，引起血液中白血球、血小板数减少，长期接触可引起白血病；甲苯、乙苯、二甲苯属于苯的同系物，在溶剂分类中属中等毒性溶剂，对人体具有麻醉、刺激作用，高浓度时对神经系统有毒害作用，但在人体内残留性低，一般可经代谢排出；甲苯、二甲苯蒸气对人体中枢神经和皮肤黏膜具有麻醉和刺激作用，长期接触可影响肝、肾等的功能。 苯系物主要来源于装修用的油漆、涂料、粘合剂、橡胶、树脂、装饰板材等材料中。目前，室内装饰中多用甲苯、二甲苯代替纯苯作为各种胶、涂料和防水材料的溶剂或稀释剂。随着人民生活水平的不断提高，各种油漆涂料越来越多的被用于房屋、家具、汽车等消费品的装饰装 Trace1310气相色谱仪，配 FID 检测器和TCD检测器 (ThermoScientific)； AS1310自动进样器 (Thermo Scientific)数据处理系统： Chromeleon 7.2离心机、天平、漩涡混合器 (Thermo Scientific) 耗材 色谱柱： TG-WAXMS， 60 m， 0.25 mm， 0.5pm，PN：26088-2350； TG-BOND Q， 30 m， 0.32 mm，10 pm，PN：26004-6030： (Thermo Scientific) 试剂与标准品 七种苯系物的标准溶液，浓度为70 mg/L，溶剂为甲醇，购自国家标准物质中心甲醇，异丙醇，二甲基甲酰胺：色谱纯(Thermofisher)超纯水 标准溶液的制备 苯系物：购置苯系物标准溶液浓度为70ppm， 溶剂为甲醇，用甲醇稀释配制成浓度为 0.35ppm，0.7ppm，1.4ppm，3.5ppm，4.9ppm 的标准系列，上机分析。 水标准溶液：在进样瓶中称取 0.1g 蒸馏水和0.1g异丙醇，再加入1mL二甲基甲酰胺，密封摇匀。上机分析。 样品前处理 苯系物测定：涂料样品称取1g(胶黏剂样品称取0.2-0.3g)于离心管中，加入5mL甲醇，密封摇匀。在漩涡混匀器上振荡 5min，然后以 10000rpm 离心10min， 取上清液过膜待上机分析。若含量超出标准曲线范围的稀释合适的倍数重新测定。 水分测定：称取样品0.6g以及异丙醇0.2g于离心管中， 再加入2.0mL二甲基甲酰胺，密封并摇匀。漩涡混匀器上振荡 5min， 然后以 10000rpm 的速度离心10min， 取上清液过膜待上机分析。 实验条件 苯系物测定 色谱柱： TG-WAXMS， 60 m， 0.25 mm， 0.5 pm； 柱温：50℃(12min)， 10℃ /min 到 240℃ (3 min)； 进样模式： split，分流比20：1，进样口温度：200℃； 载气：氮气，恒流模式，1.0mL/min； FID 检测器，温度250℃；氢气， 35mL/min， 空气 350mL/min，尾吹气氮气， 40mL/min。 水分测定 色谱柱： TG-BOND Q， 30 m， 0.32 mm， 10pm； 柱温：100℃(0min)， 20℃ /min到260℃(10min) 进样模式： split，分流比20：1，进样口温度：100℃ (0.1 min) ， 14.5℃ /sec 到 200℃ (5min)； 载气：氦气，恒流模式， 3.0 mL/min； TCD检测器，温度200℃；灯丝温度250℃；参比气，氦气，流量 1mL/min。 结果与讨论 苯系物测定：溶剂甲醇和苯的分离是本方法的一个难点，选择合适的色谱柱很重要。30m 的 WAX 色谱柱对甲醇和苯的分离效果不是很理想，因此本方法中选择了60m的WAX色谱柱对甲醇和苯进行分离。色谱柱程序升温初始温度设置较低，为50℃，且停留时间较长为12min， 以得到理想的分离效果。图1给出的为混合标准溶液在优化的色谱条件下得到的色谱图。七种苯系物得到了理想的分离，并且与溶剂甲苯的分离效果也较好。 线性关系及测定低限：混合标准溶液用甲醇稀释配制成浓度为 0.35ppm， 0.7ppm， 1.4ppm， 3.5ppm， 4.9ppm的标准系列，上机分析。以测定峰面积为纵坐标，对应的标准溶液浓度为横坐标，绘制标准曲线。方法检出限以3倍信噪比计算得到，结果见表1。 表1.苯系物的线性情况、方法检出限(mg/kg) 化合物 保留时间 线性相关系数 检出限 苯 12.875 0.9999 3.5 甲苯 17.005 0.9992 2.0 乙苯 19.742 0.9984 1.0 对二甲苯 19.967 0.9983 1.0 间二甲苯 20.143 0.9964 1.0 邻二甲苯 21.298 0.9984 1.0 苯乙烯 22.912 0.9981 1.0 回收率及精密度实验：用标准添加法，在空白涂料样品中，添加苯系物混合标准溶液，做加标回收实验，按上述方法进行提取和测定，样品添加浓度为 5mg/kg 和 10mg/kg 两个水平，各做3个平行，空白样品和加标样品的谱图见图2。回收率和重复性结果见表2。 图2.空白样品和加标样品的谱图(自上而下依次为空白样品、加标样品) 表2.空白样品添加实验回收率和精密度 添加水平 (mg/kg) 5.0 10.0 回收率(%) RSD(%) 回收率(%) RSD(%) 苯 93.5 2.6 92.3 3.4 甲苯 98.2 3.3 99.1 4.1 乙苯 96.2 1.9 93.8 2.8 对二甲苯 91.8 3.6 104.9 1.7 间二甲苯 102.5 2.6 101.1 1.5 邻二甲苯 97.7 2.8 93.8 1.1 苯乙烯 96.9 1.7 92.8 3.6 水分测定：标准品谱图如下，1.36min 为水； 3.71min 为异丙醇；6.34min 为二甲基甲酰胺。定量以异丙醇为内标物，采用内标法定量。 图3.水分色谱图(1.36min 为水；3.71min 为异丙醇； 6.34min 为二甲基甲酰胺) 采用本方法测定了六个样品中的水分含量，结果见表3. 表3.涂料和胶黏剂中水分测定结果 样品 水峰面积 异丙醇峰面积 水分含量的质量分数/% 1# 37168 209384 0.07 2# 343335 162456 47.11 3# 334391 186510 39.84 4# 311948 178366 38.52 5# 562069 144899 90.48 6# 389494 148702 59.21 结论 涂料和胶黏剂样品中的苯系物经甲醇提取后，采用赛默飞世尔新型的气相色谱仪检测，外标法定量。 结果表明，七种苯系物的平均回收率为92.3-104.9%，3次平行测定的 RSD 值≤4.1%，方法测定低限为1.0-3.5 mg/kg。水分经二甲基甲酰胺提取后，采用 TCD检测器进行检测，操作简单，重复性好，准确性高，能够满足涂料和胶黏剂样品中的测定要求。 ( 参考文献 ) [1]任文杰，周启星，王美娥. BTEX 在土壤中的环境行为研究进展.生态学杂志，2009，28(8)：1647-1654 [2]郑伟，石艳玲，张晓勇等.浅析室内装修与污染防治.中国资源综合利用，2008，26(9)：22-24 [3]戴昌芳，金晓玲，张建鹏等.装修居室空气中苯系物污染状况调查.环境与健康杂志，2008，25(6)： 550 赛默飞世尔科技(中国)有限公司 ThermoFisherSCIENTIFIC 免费服务热线：支持手机用户)AN_C_GC