吹掃捕集裝置測定水性涂料中的苯系物的方法

吹掃捕集裝置實驗條件選擇

2. 1 色譜柱選擇

目前國內標準對涂料中二甲苯的含量給出值是3 種異構體的總和，對二甲苯分離程度并不做要求，在色譜柱選用上選擇非極性的柱子( 例如HP —— 5 柱) ，就可以達到測定要求。考慮到更進一步分析每種異構體的含量的需要，本研究選用HP—— Innowax 柱( 30 m × 0. 32 mm × 0. 25 μm) 能夠將對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯很好地分離。

2. 2 分流比的選擇

配制一份濃度為25. 0 μg /L 的苯系物標準溶液，選擇“分流”進樣模式進行檢測分析，分流比分別選擇10∶ 1、30∶ 1。結果表明，在分流比為30∶ 1時，能夠得到尖銳、對稱、分離完全的色譜圖，并有較高的響應值，苯與溶劑峰分離; 若采用10∶ 1的分流比，因吹掃捕集儀很高的富集效率，有部分目標峰變形、拖尾，且苯與溶劑峰重疊較多，無法達到很好的分離效果。因此，本研究選用30∶ 1的分流比。

2. 3 吹掃捕集方法選擇

對于水性涂料，因其所含的苯系物濃度較低，本研究選用吹掃捕集方法對樣品進行富集。若按照常規吹掃捕集法做水樣的方法制備樣品，系統會自動將一定體積的涂料樣品轉移到吹掃管中，這一過程會較嚴重地污染整個吹掃系統。因此，本研究依據吹掃捕集設備處理土壤樣品的方法原理，將稀釋后的涂料樣品直接裝入40 mL 吹掃捕集專用棕色螺口玻璃管中，并加入磁力攪拌子，通過自動進樣器輸送樣品到吹掃捕集裝置的樣品位置，系統會按照處理土壤樣品的方法，不轉移樣品，而是自動加入蒸餾水進行處理，通過加熱、吹掃、富集、解析等步驟，將收集到捕集阱的揮發性苯系物自動進樣到氣相色譜儀，完成對樣品的分離與分析。此方法富集效率高，操作簡便，僅是將低沸點的揮發性有機物帶入色譜柱中，避免了污染，能夠達到很好的分離效果。

2. 4 吹掃捕集裝置參數的優化

2. 4. 1 捕集阱的選擇

捕集阱的填充材料有很多，常用的有活性碳、硅膠、Tenax、碳分子篩、木碳、OV —— 1、Carbopack B、Carbopack C 等。

2. 4. 2 吹掃時間的選擇

吹掃捕集裝置在樣品前處理過程中zui重要的環節之一是在對樣品的持續吹掃，原理上講吹掃時間越長，對樣品中目標化合物的提取越多，分析的代表性和重現性越高。本實驗選擇了4 種有代表性的苯系物( 苯、甲苯、乙苯、苯乙烯) 標準品加入到涂料樣品中，通過比較吹掃時間與吹掃效率的關系確定zui佳吹掃時間。結果表明，4種苯系物除低沸點的苯以外，其他3 種苯系物的吹掃效率隨吹掃時間的延長而增加，在20 min時苯系物的吹掃效率已經基本達到25 min 時的95% 以上，但考慮到吹掃時間越長，吹掃帶出的水分越多，水分會影響捕集系統，且耗時較多，降低了實驗效率，而且在15 min 時苯的吹掃效率已達到20 min 時的90% 以上， 20 min 后苯的吹掃效率有所下降，因此系統選擇15 min 作為吹掃時間。

4 種苯系物在不同吹掃時間下的測定值

2. 4. 3 吹掃溫度的選擇

吹掃溫度也是較為重要的吹掃捕集參數，根據頂空氣液平衡的原理，在頂空分析中，待測組分的響應值與其在氣液平衡瓶內的液上空間的氣體分壓成正比，吹掃溫度的升高，有利于液上氣體的分壓的增大，列舉了在15 min 吹掃時間時，不同吹掃溫度下，4種苯系物的測定值。

4 種苯系物在不同吹掃溫度下的測定值

隨著吹掃溫度的增加，苯系物的吹掃效率有不同程度的提高，在吹掃溫度達到60 ℃以上，苯的吹掃效率有下降的趨勢，這與苯的低沸點、易揮發性和微溶于水等性質有一定關系，且隨著吹掃溫度的增加，吹掃系統帶出的水分也會相應的增加，故選用吹掃溫度為50 ℃。

2. 4. 4 解析溫度和時間

配制一份濃度為50. 0 μg /L 的苯系物標準溶液，在以上吹掃捕集和GC 條件下，采用250 ℃的解析溫度，解析2 min，苯系物的回收率都達到80%以上，可以滿足分析要求。

2. 4. 5 烘焙溫度和時間

烘焙是捕集阱再活化的步驟，烘焙的主要目的是除去前一次分析的殘留物，且可以提高捕集阱中吸附劑的吸附活性，起到活化捕集阱的作用。烘焙溫度要求要略高于色譜分析時的溫度，目的是除去分析樣品中待測組分以外的其他沸點較高的揮發性有機物。本方法色譜分析時zui高柱溫為220 ℃，考慮到水性涂料中除苯系物之外的其他沸點較高的揮發性有機物的干擾較多，因此選擇270 ℃的烘焙溫度較合適。避免了殘留物的影響，本研究選擇8 min 的烘焙時間，雖然加大了整個吹掃捕集裝置系統的周期時間，但能夠保證干擾物的zui大量的排除。