动态顶空DHS-GC-MS法测定油漆和建筑涂料中的VOCs

哲斯泰

2022/04/20 20:00

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加拿大环境与气候变化部, 分析和空气质量科开发了一种高效的定量测定涂料中 vocs 的方法：动态顶空-气相色谱-质谱分析技术（dhs-gc-ms ）。用于定量分析丙酮、二氯甲烷、碳酸二甲酯、乙酸甲酯、乙酸叔丁酯、三氟氯苯 (4-cbtf) 和碳酸丙烯酯。于之前传统的直接液体进样法相比，dhs无需复杂的样品前处理，缩短了样品周转时间并且降低了错误的可能性。

关于涂料中的vocs

挥发性有机化合物 (voc) 由于其低沸点（约 50–250 °c）在室温下具有高蒸气压。这些污染物常见于汽车修补产品和建筑涂料（如稀释剂、油漆、清漆和清漆）中。在干燥过程中，voc 从这些产品中蒸发到大气中，然后会与氮氧化物等常见污染物发生光化学反应，形成地面臭氧和烟雾。

减少消费品中的 voc 是一项涉及众多政府和制造商的国际性共同目标，以改善车内、室内和室外的空气质量。在加拿大，汽车修补产品和建筑涂料中允许的 voc 含量受到加拿大环境保护法 (cepa) 规定的限制，汽车修补产品50-680 g/l和建筑涂料100-800g/l。此外，目前还起草了限制“部分产品”中 voc 浓度的法规，这些法规针对商业、机构和家庭消费者使用的各种化学配方产品，其中包括个人护理、汽车和家庭维护、粘合剂、密封剂、填缝剂和其他杂项产品。

根据 1999 年 cepa 附表 1 第 65 项的规定，一些voc被排除在法规之外，原因是它们的光化学反应性低（地面臭氧形成的可能性低），或者由于其独特的性质和难以找到可接受的工业考虑替代品。从排除的 voc 列表中，汽车修补产品和建筑涂料中最常见的一些是丙酮、二氯甲烷、碳酸二甲酯、乙酸叔丁酯、三氟化氯苯 (4-cbtf) 和碳酸丙烯酯。这些 voc的含量不计入voc总含量的计算（即需要从tvoc中扣除）。

液体直接进样的缺点

测量这些被赦免/排除的voc浓度的一种流行技术是基于直接进样 (di)-气相色谱 (gc) 分离。在这种方法中，样品在取样前被均质化。在添加内标之前，子样品被稀释、均质和过滤两次，这使得 di 方法中的样品处理量非常大。与直接进样技术相关的缺点还包括样品制备时间长、化合物残留以及基质污染gc进样口。

动态顶空的优势

基于动态顶空 (dhs)与吸附剂的技术，可以克服与使用直接进样技术相关的许多限制，特别是当产品的基质干扰 gc分离时。在dhs方法中，将样品均质化，然后将少量子样品放入小瓶中进行分析。gerstel自动进样器在运行之前自动添加内标并将样品捕获到吸附剂上，从而减少样品处理和操作时间，也减少了样品交叉污染和不完全提取的可能性。

dhs vs. di

上图所示，对5种涂料的分析，dhs与直接液体进样的结果相当。从分析的16个不同样品中，准确度在1%到17%之间，精确度在5%到13%之间。该方法可能为当前的 di 方法提供合理的替代方案。

ps：动态顶空的其他替代方案包括静态顶空或固相微萃取 (spme)。先前的研究结果表明，静态顶空分析方法适用于 voc 含量为 0–6% 的样品。固相微萃取以前也被用于分析油漆样品（如喷漆），但spme仅适合于痕量分析。对于voc含量从0-100% 的分析样品，spme吸附层将饱和。因此，dhs是对对建筑涂料和汽车修补产品中的 voc 进行量化的技术最佳替代方法。