吹掃捕集裝置測定水性涂料中的苯系物的方法

2. 1 色譜柱選擇

目前國內(nèi)標準對涂料中二甲苯的含量給出值是3 種異構(gòu)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?？紤]到更進一步分析每種異構(gòu)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?qū)Χ妆?、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(jié)果表明，在分流比為30∶ 1時，能夠得到尖銳、對稱、分離*的色譜圖，并有較高的響應(yīng)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(guī)吹掃捕集法做水樣的方法制備樣品，系統(tǒng)會自動將一定體積的涂料樣品轉(zhuǎn)移到吹掃管中，這一過程會較嚴重地污染整個吹掃系統(tǒng)。因此，本研究依據(jù)吹掃捕集設(shè)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(tǒng)會按照處理土壤樣品的方法，不轉(zhuǎn)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(fā)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(fā)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(shù)的優(yōu)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(huán)節(jié)之一是在對樣品的持續(xù)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(xiàn)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(guān)系確定*吹掃時間。結(jié)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(jīng)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(tǒng)，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(tǒng)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(shù)，根據(jù)頂空氣液平衡的原理，在頂空分析中，待測組分的響應(yīng)值與其在氣液平衡瓶內(nèi)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(fā)性和微溶于水等性質(zhì)有一定關(guān)系，且隨著吹掃溫度的增加，吹掃系統(tǒng)帶出的水分也會相應(yīng)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(fā)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(fā)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(tǒng)的周期時間，但能夠保證干擾物的zui大量的排除。