气相色谱仪测定水性中涂料中VOC内墙乳胶涂料

气相色谱仪用于测定水性涂料中的VOC

概述：

气相色谱仪用于测定水性涂随着人们对室内环保质量的日益重视，室内装饰装修材料——水性涂料中挥发性有机化合物的含量受到广泛的关注。虽然在HJ/T201-2005《环境标志产品技术要求—水性涂料》中，明确了VOC的定义，并规定了测定分析方法。但是该标准对一些操作细节并没有做出明确规定，造成在实际生产分析中，按上述标准检测VOC时，出现诸如外部干扰因素多、操作困难、检测周期长等问题。山东鲁创分析色谱实验室对如何解决上述问题进行了深入探讨。

    一、分析原理

    本方法是基于250℃沸点的VOC定义，用带FID检测器的直接进样气相色谱仪测定水性涂料中VOC的质量分数。将涂料样品的一部分，溶解在含有已知数量的内标物来完成的；VOC的定量是通过用它们在气相色谱仪FID检测器上相应的响应因子来完成的。对于那些峰值很小，又没有参照物质来确立相对响应因子的已知或未知的VOC的定量，使用DEA的响应因子来完成。总的VOC的质量分数就是通过将所有检测出来的VOC的质量分数加和计算所得。

    二、气相色谱法测定水性涂料中的VOC气相色谱仪配置

    产品名称     型号     规格及说明

    气相色谱仪GC-9860FID、毛细管进样系统、8阶程序升温、智能后开门

    色谱工作站N2000（电脑、打印机自配）

    色谱柱HP-5毛细管柱50m×0.32mm×1.0μm毛细管柱

    氮氢空一体机LCT-300氮气、氢气流量300ml/min，空气流量2L/min

    三、分析实验条件

    1、色谱条件

    毛细管柱：RXT-1301，50m×0.32mm×1.0μm膜厚

    记录仪：N2000色谱工作站

    进样器：分流，250℃

    检测器：火焰离子检测器，250℃

    柱温：初始温度：100℃，保持1min，以20℃/min升到250℃，保持20min

    2、试剂

    乙腈，己二酸二乙酯，乙二醇，1，2-丙二醇，二乙二醇单丁醚，乙二醇丙醚，以上均为分析纯；

    样品，内墙乳胶涂料

3、测定方法

1.3.仪器操作条件载气种类：    氮气(N

2)柱头压： 9 psi(常压模式) 

柱流速： 0.77 mL/min 线速度： 15.3 cm/s 

进样器： 分流,250 ℃

分流率： 40

进样量： 2.0 μL检测器： 火焰离子检测器(FID),250 ℃

检测器气流速：H2,45 mL/min;AIR,500 mL/min;尾吹气：50 mL/min气相色谱仪烘箱温度程序：初始温度：100 ℃

    3.1样品准备

    3.1.1内标物/标记物溶液的准备

    称量1.0055g直至刻度线。此内标溶液含有0.01006g/mL的DEA在ACN中。

    3.1.2样品的准备

精确量取1.0mL的标记物/内标溶液，加入到一个有螺口盖的小瓶中的充分混合均匀的涂料样品，同样加入该小瓶，盖紧盖并用手或振荡器充分振荡小瓶，使样品中的聚合物和颜填料呈疏松状沉淀下来，同时将被分析物淬取到溶液中。由进样器抽取1μL样品，准备进样。每份准备好的样品溶液应该包含0.010055g(精确0.001mg）的DEA。

    4、结果比较优化

    4.1定性分析

    将气相色谱仪按照上述条件设置完成，待仪器稳定后，注射内标物/标记物溶液跑空白溶液，直至GC的背景没有干扰峰。将准备好的样品平行进样三次，进行定性分析的同时，为定量分析做准备。4.2定量分析

    从以上数据和数据库定性分析结果为：10个样品中已经确定的物质有：乙二醇，1，2-丙二醇，二乙二醇单丁醚，乙二醇丙醚。

标准校正溶液的配制：按照表3的称样量称取各个标准物，加2mLACN溶解，并准确加入1mL的内标物溶液，摇匀后，准备进样。由峰面积计算出以上物质的校正因子见表4。利用色谱工作站，将定性分析时的谱图调出，利用校正曲线进行定量分析，结果见表5。利用上述试验条件，将不同的样品同时进行了多次平行测定。通过比较得出测定结果的相对平均偏差均≤2%。符合气相色谱所要求的偏差范围≤10%。可见，此方法有较高的测试精度。

3 试验条件的选择

定性分析的数据库的建立,可以直接采用样品的保留时间/内标物的保留时间=相对保留时间。原因是即使每次所采用的设定条件相同,也会有一定的差异和波动,如果数据库中采用了固定时间,在每次检测前必须小心翼翼地将固定时间调整相同,才能够利用数据库,大大增加了检测周期。

定性和定量分析采用了一根柱子,即：毛细管柱RXT-1301(J&W),60 m×0.32 mm内径×1.0 μm膜厚。由于测量柱和确认柱的极性不同,造成有些物质的出峰形状不同,为物质的定性造成一定的困难。所以,为了更便于日常检测,可以根据实际的检测结果的积累,在同一根柱子上建立自己的数据库,也是切实可行的。

在定量分析时,采用DEA既做标记物又做内标物,同样简化了操作过程,并且检测精度较高。在校正因子的获取时,由于是进行DEA之前的所有峰的分析,所以,所配制的校正溶液应该为一个浓度梯度。

杂质峰的定义：当所出的峰面积占总面积的5%时以下可以定义为杂质峰,校正因子采用1。这样不影响检测结果。

4 影响测定结果的因素

溶解样品的稀释剂应选择不挥发或挥发很慢的溶剂,这样在样品的称量过程中才保证能够精确到0.000 1 g。该方法选择乙腈的效果较好。

(2)在样品的配制阶段,应注意称样顺序,即：加入稀释溶剂→内标/标记物溶液→样品,否则,会造成样品的包覆严重,不利于VOC的完全释放,使测表3  标准校正溶液的配制g物 质M1M2M3M4M51,2-丙二醇

(3)当样品配制完成后,应在最短的时间内进行进样,防止释放的VOC再次被疏松的颜填料吸附,使结果偏小。如果不能够立即进行进样测量,可以将配制好的样品的上清液转移到另外的具有密封塞的样品瓶中。

(4)当所选择的溶剂稀释样品后,如果呈乳状,应在保证样品呈均匀状态下,进行进样。不需要进行离心,但是要注意进样口的洁净,及时更换称管,否则,所出的峰形会有所改变,并且还会有不必要的杂质峰的带入,影响定性的结果,从而影响到定量的结果。

(5)在进行样品测试前,首先要进行背景的消除。以排除气路中带进的杂质,影响定性的结果。

5 回收率的测定分别配制VOC不同含量的样品,按照上述方法进行检测,计算其回收率,结果见表6。

表6  回收率测定结果样品编号理论VOC/%检测VOC/%回收率/%高VOC2.162.17100.46中VOC1.010.9897.03低VOC0.420.495.23经过分析比较,其回收率为95%～100%。由此可见,其方法是可靠的。

6 结 语

利用气相色谱法测定水性涂料中的VOC,做了大量的试验与研究。并对此方法在操作细节上进行了完善和补充。该方法方便,快捷,准确性高,满足了生产监控和新产品开发所需要的数据。

ANAL

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