顶空分析技术

广西分析测试协会仪器设备技术应用交流会于1月12日成功举办，成都科林分析技术有限公司携HSTD顶空热脱附多功能进样器参加了本次大会。会议期间，成都科林分析总经理何启发就“顶空热脱附新技术及应用案例”与在场专家老师进行了深入的技术交流。HSTD顶空热脱附多功能进样器是一个气相色谱样品的前处理平台，该进样器通过热脱附系统中的冷阱对顶空连续提取的气体冷凝浓缩后再解吸进样，就可以成数量级的地增加静态顶空的灵敏度，对低沸点的组分（比如氯甲烷、氯乙烯等）有较好的富集效果，能显著地降低检测下限；顶空和热脱附可单独使用，也可联合使用产生更多功能，如吹扫捕集等。以下为会议现场：

“便携式”已是大势所趋。正如通讯工具不断便携化、轻量化，传统检测类设备也正由庞大的台式设备转向轻巧的便携式设备。作为专为气体测量提供质量控制与保证的英国制造商，工业物理旗下Systech Illinois希仕代品牌也响应顶空气体分析市场的需要，推出了全新手持便携式的顶空气体分析仪——GSP系列。GSP系列手持便携式顶空分析仪分为两种型号——GSP1和GSP2，分别为氧气测量版本及氧气+二氧化碳测量版本。每个分析仪都拥有小巧、坚固的设计，使其成为氧气或氧气/二氧化碳组合气体测量的实用工具。仪器使用注射器针头进行顶空气体采样，适用于用于食品气调包装（ MAP ）。其便携式的设计和高精度的读数，确保设备可直接用于生产线、仓库或者实验室，是在动态中快捷获取精确采样及分析的理想工具✨ 分析与应用：O2与CO2同步实现此次全新推出的GSP系列手持便携式顶空气体分析仪分为两种型号，其中GSP1 型号可以测试氧气，GSP2 型号可以同时测试氧气和二氧化碳。在传感器方面，设备采用电化学传感器测试氧气，并使用 NDIR 红外气体传感器进行二氧化碳测试，非常适合用于测试多个行业的气调包装 (MAP) 产品，包括制药行业和食品饮料行业。 测量与操作：更便捷，更快速在操作上，GSP1与GSP2便携式顶空气体分析仪具有快速的测量时间 —— 且无需加热时间！此外，GSP1 在测量氧气时具有较短的测量时间和较低的样品量——在 6 秒内最少为 10mL；而GSP2在测量样机及二氧化碳顶空气体时，样气量可达10 秒时最少为 15mL，且同样不需要加热时间。因而，设备的使用相当简便——无需调节流量，无需温度补偿，无需考虑交叉敏感和其它技术因素。只需开机，即可直接检测。而在测量方面，GSP系列同样拥有骄人的数据，它能够进行超过 2500 次测量，具有 40 次测量的记忆功能，并具有高度准确的读数。而此次GSP系列手持式顶空气体分析仪的主要亮点，就在于小巧紧凑的设计。手持式的设备存放在耐用的手提箱中。无论分析地点与分析环境——GSP系列手持式分析仪都可以安全地随身携带。在供电方面，GSP系列手持式顶空气体分析仪采用电池供电，也可通过充电电池供电，最大限度地方便操作人员实现便捷长效的使用。 详细参数：每一项都很"顶"首先在重量与体积方面，GSP系列便携式顶空气体分析仪仅有0.45kg，尺寸为43×75×160 mm，轻巧便携，随提随用。而身材虽小，功能却很强大。GSP1便携顶空氧分析仪对酒精或一氧化碳没有交叉敏感性，其电化学传感器在空气中的预计使用寿命为 2 年，分辨率达到0.1%氧气，传感器精度更是优于±0.3%的氧气。GSP2便携顶空气体分析仪测通过电化学传感器及NDIR传感器测量氧气及二氧化碳，具有独特的温度补偿，以及氧气读数中对二氧化碳的交叉敏感性。其分辨率达到0.1%氧气和二氧化碳，传感器精度更是优于±0.25%的氧气及±2%的二氧化碳。两款设备的采样时间均为6-10秒，测量范围均为0-99.9%，测量精度高，且易于校准。小身材，大作用，让顶空测试随您"掌握"！ 便携与台式，我们都有Systech Illinois为您提供多种选择除了此次全新出炉的GSP系列便携式顶空气体分析仪外，工业物理旗下Systech Illinois希仕代还可为您提供强大的台式设备，GS Micro系列微量顶空气体分析仪 及 GS 6000系列气调包装顶空气体分析仪，相较于便携式设备，两款台式顶空分析仪各有亮点与优势，能满足您精确与快捷的测试需要。其中，GS Micro系列微量顶空气体分析仪适用于小体积包装内氧气、氮气和二氧化碳气体浓度检测，是食品和制药行业的理想选择。功能包括自动校准和诊断，提供可重复、准确的结果和卓越的性能，这对于 HACCP 合规性至关重要。其大按钮和清晰的触摸显示屏可确保测试简单，消除错误，无需专门的操作员培训，提高生产效率。而如果您需要测量PET瓶、饮料罐等包装内的顶空气体，此时便携式顶空分析仪就很难实现，而您可以通过选配坚硬罐体采样台，以便使用标准针式探头，用GS Micro系列顶空分析仪进行准确分析。45° 角的适配器也可用于帮助测量小体积的顶空。总之，无论您需要何种应用类型，工业物理都有全面且强大的解决方案为您实现。 全面的顶空分析方案，工业物理都能为您满足此次GSP系列便携式顶空气体分析仪的发布，也标志着工业物理已拥有广泛且全面的顶空气体分析解决方案。无论是气调包装顶空氧分析，还是微量顶空氧、氮、二氧化碳气体分析，或是微量顶空及溶解氧的残氧分析，亦或是手持便携式的顶空气体分析，无论您有何种需求，工业物理都能为您实现满足，助力食品药品包装及气调包装行业的质量控制 ✨

HOT 商用涂料中VOC含量分析 顶空-气相（FID）法 制备涂料和油漆等CASE化学品(即使为水基涂料或油漆)时，颜料、粘合剂和添加剂溶解在载体溶剂中，该溶剂通常为挥发性有机化合物(VOC)或水。这种溶剂的作用是降低混合物黏性，使其能够轻松均匀地涂覆表面。一旦涂覆于表面上，VOC就会挥发，留下不挥发的涂料部分。涂料配方中会使用到多种VOC化合物，包括醇类、酮类和芳香烃类等。 由于VOC暴露对健康的负面影响，许多国家政府对释放到大气中的VOC进行监管1,2。例如，关于环境中VOC对健康影响的研究显示，儿童会出现哮喘和呼吸道症状，并且船舶和家具涂料的职业油漆工患癌风险更高3,4。由于上述原因或其他原因，许多涂料生产商已经开始使用水作为载体溶剂。然而，对于依赖VOC溶剂的涂料，强大的定量分析方法是计算排放、暴露、环境风险和法规合规性的重要工具。 为了应对这些潜在风险，许多国家和地区已针对涂料中的VOC含量制定了监管限值或行业标准。例如，美国环境保护署(USEPA)颁布了40 CFR第59部分：“消费者及商业产品的挥发性有机化合物排放国家标准”，其中确定了许多含VOC的产品(包括涂料)的标准5。此外，欧盟指令2004/42/CE定义了因在某些涂料和清漆以及车辆修补漆面中使用有机溶剂而导致的挥发性有机化合物排放的限值6。 HS-GC-FID： 商用涂料中VOC含量的分析 生产商通常使用ASTM国际标准D268-22，“涂料及相关涂层和材料用挥发性溶剂和化学中间体的取样和检测标准指南”进行产品质量控制分析7。该标准对涂料及相关产品生产中使用的VOC的取样和检测提供了详细的流程。 本应用文献使用配备火焰离子化检测器(FID)和顶空自动进样器(HS)的珀金埃尔默GC 2400™系统对商用涂料中VOC溶剂进行定量分析。该系统中，顶空自动进样器完全由珀金埃尔默SimplicityChrom™色谱工作站(CDS)软件控制，集成到整个GC工作流程中。GC 2400平台拥有分体式触摸屏，可实现实时数据采集监测，并提供出色的软件界面，可在公司网络内任何位置使用。 PART 01 实 验 本方法中使用的耗材、硬件和软件将在以下各节中详细介绍。 材料与试剂 使用的耗材列于表1。 表1.耗材。 硬件和软件 采用配备FID检测器和HS 2400顶空进样器的珀金埃尔默GC 2400系统对涂料中的溶剂进行分析。根据《珀金埃尔默毛细管柱快速维护指南》中的推荐程序对珀金埃尔默Elite-5色谱柱进行老化。采用SimplicityChrom CDS软件完成仪器控制和数据分析。 图1.带有HS 2400顶空进样器的珀金埃尔默GC 2400系统 PART 02 方 法 本方法中使用的仪器参数、标准品和空白样品在以下各节中描述。 仪器条件 本方法使用的HS-GC-FID条件如表2所示。 表2.仪器操作条件。标准品 甲醇、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、乙酸丁酯、甲苯和对氯三氟甲苯(PCBTF)纯标准品购自Millipore Sigma(Burlington , MA)。1,2-二氯苯稀释剂也购自该供应商。按照体积制备储备标准品1：六种溶剂各占体积的10%，其余40%为稀释剂。以1:1的体积/体积比进行连续稀释，制备剩余储备标准品，直到制得总共8份储备液。最后，使用每种化合物的标准密度将体积浓度转换为μg/ml。 移取每种储备液各5 μL，置于22 mL压盖式钳口顶空瓶中。采用全蒸发技术，在顶空柱温箱内将每个小瓶加热到每种分析物的沸点以上。这样可以使用较小的样品量，从而节约使用的样品和溶剂，同时实现所需的准确度水平。 实际样品和空白制备 从本地供应商处采购市售涂料。使用1,2-二氯苯稀释该样品至10%体积百分比，共制备3份样品。每份样品取5 μL加入22 mL压盖式钳口顶空瓶中。在标准样品之后对实际样品进行测试，在浓度最高的标准品进样完成之后，在实际样品进样前添加空白样品，空白样品为5 μL的1,2-二氯苯。 PART 03 结果和讨论 以下章节为标准品和样品的结果。 系统性能 所有六种溶剂的校准结果如图2所示。对于所有分析物，GC 2400系统和HS 2400顶空进样器均达到出色的线性，所有线性相关系数R2均达到或超过0.999。使用各相应的回归方程计算化合物浓度。 图2.使用HS 2400顶空进样器和GC 2400系统分离目标化合物。（点击查看大图） 样品结果 市售涂料样品含有三种目标分析物：丙酮、甲苯和乙酸丁酯。表3提供了样品的三个平行样结果。该方法实现了高水平精密度，每种分析物的相对标准偏差(RSD)小于2%。根据供应商的产品规格表，甲苯重量占25-50%，乙酸丁酯重量占10%或以下。该方法获得的数值与配方一致。供应商没有在其规格表中列出预期的丙酮浓度。 表3.涂料样品的三个平行样分析结果，显示高分析精密度并符合供应商规格。 *注：使用MSDS中涂料密度1.08g/ml计算质量百分比含量。 梯度6的标准品的色谱图如图2A和2B所示，并随附目标化合物的插图。对于Elite 5色谱柱上的所有化合物(包括分子量低的极性分析物)均获得了出色的峰形。图3为表3样品的色谱图，突出显示了目标化合物和非目标峰。 图3.市售涂料样品的色谱图。（点击查看大图） 本文结论 使用珀金埃尔默GC 2400系统，珀金埃尔默 Elite 5 30 mX0.25 mm ID X0.25 μm色谱柱和HS 2400顶空进样器，成功分析CASE化学品(如市售涂料)中的VOC。准确定量了市售样品中的目标分析物。三个平行样的结果证明，GC 2400系统达到了高水平精密度。得益于集成的工作流程，HS 2400顶空进样器与GC 2400系统可保持持续通信，根据GC获得的反馈信号持续优化载气压力数值。从而最终确保GC保留时间的精密度。高通量的顶空自动进样器和GC-FID的配置是一种稳健、可靠和精密的方法，可用于分析涂料中的溶剂。HS 2400顶空进样器拥有压力平衡专利技术，可对涂料样品进行全蒸发检测，因此在线性范围内具有高度稳健性。采用较快的升温速率(40°C/min)，突出显示了GC 2400系统柱温箱在最苛刻的方法条件下也具有出色的重复性。 此外，SimplicityChrom CDS软件的数据采集和分析符合监管数据要求的合规性，并提供多功能和各种访问选项以及实用、可定制的用户体验。分体式触摸屏提供实时信息，功能强大且方便携带，可大大提高实验室工作效率。 参考文献 上下滑动查看全部内容 1. United States Code of Federal Regulations，40：Chapter 1，Subchapter C, Part 51, Subpart F，51100. 2. European Union, Directive 2004/42/EC. 3. James H. Ware, John D. Spengler, Lucas M. Neas, Jonathan M. Samet, Gregory R. Wagner, David Coultas, Haluk Ozkaynak, Margo Schwab, Respiratory and Irritant Health Effects of Ambient Volatile Organic Compounds：The Kanawha County Health Study, American Journal of Epidemiology, Volume 137, Issue 12, 15 June1993, Pages 1287-1301, https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje. a116639 4. Ziwei Mo, Sihua Lu, Min Shao, Volatile organic compound (VOC) emissions and health risk assessment in paint and coatings industry in the Yangtze River Delta, China, Environmental Pollution, Volume 269, 2021, 115740, ISSN 0269-7491, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115740 5.https://www.ecfr.gov/current/title-40/chapter-I/subchapter-C/part-59?toc=1 6.https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32004L0042&qid=1663846975952 7.https://www.astm.org/d0268-22.html 关注我们