热解析-气相色谱法测定室内空气中的TVOC
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热解析-气相色谱法测定室内空气中的TVOC

 
 
       TVOC是英文Total Volatile Organic Compounds的缩写, 用专业的学术语言来说就是总挥发性有机物。TVOC是由一种或多种碳原子组成, 容易在室温和正常大气压下蒸发的化合物的总称, 它们是存在于室内环境中的无色气体。室内环境中的TVOC可能是从室外空气中进入, 也可能从装修材料、家具、清洗剂、化妆品以及室内墙面的油漆中散发出来, 其以蒸发形式存在于常温环境中, 其刺激性、毒性、致癌性气味会对人体黏膜、皮肤、肝脏、肾脏、血液及中枢神经系统造成一定影响, 可产生急性损害。在室内空气中常见TVOC主要为苯乙烯、二甲苯、甲苯等。
 
本文以某居民小区新装修房间为模拟采样场所, 对空气中TVOC含量进行检测, 并对检测结果进行分析, 了解该种检测方法运用于室内空气TVOC检测中的效果, 对该种方法应用的精密度以及准确度进行考察, 丰富了室内空气中TVOC的测定方法。
1 实验部分
1.1 仪器和试剂
1.1.1 仪器
 
本次实验选用的仪器主要为 SP-3420A气相色谱仪 (北分瑞利分析仪器有限责任公司) 、HW-2000色谱工作站、BFRL-3型热解吸仪、Tenax-TA 吸附采集管、KB-Pesticides B型毛细管柱 (30m×0.32mm×0.50μm) 、氮气 (99.99%, 德州东风气体物资有限公司) 。氢气 (99.99%, BFRL-H300型氢气发生器) 、空气 (99.9%, BFRL-A3型空气生器) 等。
1.1.2 试剂
 
实验所用TVOC标准溶液 (苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙酸丁酯、正十一烷) 的质量浓度为 1000Lg/mL (由北京坛墨质检科技有限公司提供) ;甲醇:农残级。
1.2 检测条件
1.2.1 气相色谱分析条件
 
柱温:50℃;检测温度:200℃; 进样温度:200℃。
 
柱流量:2.0mL/min;氢气流量:40mL/min;空气流量:400mL/min;分流比:30∶1。
1.2.2 热解析仪条件
 
样品管解析温度:250℃, 样品管活化温度:300℃, 传输管线温度120℃。
 
标定时间:3min;解析时间:5min, 活化时间:60min。
1.3 测定方法
 
采用热解析法, 将采样管安装在热解析仪上, 样品管内载气流的方向与采样时的方向相反。目标组分热解析后, 经气相色谱柱分离, 以各组分的保留时间进行定性, 通过峰面积外标法定量。
图1 TVOC的标准色谱图
 
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2 结果与分析
2.1 建立线性回归方程
 
将TVOC标准溶液 (1000Lg/mL) 用甲醇 (农残级) 分别稀释为5.0, 10.0, 20.0, 50.0, 100.0Lg/mL的标准溶液。用10μL进样针各吸取1.0μL不同浓度的溶液, 注入已活化好的采样管中, 并用流量为80mL/min的氮气吹3分钟, 分别制备成采样管内各组分质量为5.0~100.0ng的标准系列采样管。按从低浓度到高浓度的顺序进行将的空白采样管与标准系列采样管依次放入热解析仪中进行分析。
 
以质量 (ng) 为横坐标, 峰面积为纵坐标绘制工作标准曲线, 各组分标准曲线的相关系数 (r) 均大于0.9990, 线性回归方程见表1。
 
表1 线性回归方程 导出到EXCEL
 

组分名称 回归方程 相关系数/r  
y=412.9x+6.305 0.99992  
甲苯 y=525.4x-534.5 0.999687  
乙酸丁酯 y=239x-212.9 0.999888  
乙苯 y=463.7x-420.8 0.999303  
对、间二甲苯 y=485.2x-795.5 0.999304  
邻二甲苯 y=505.7x-272.7 0.999982  
苯乙烯 y=497.6x-246.4 0.999912  
正十一烷 y=442.6x-526.9 0.999545  
       
       
       
 
2.2 精密度实验
 
本实验选用浓度为20Lg/mL的TVOC标准溶液, 向活化好的采样管中注入1.0μL, 按本文方法平行测定6次。测定结果见表2。
 
表2 精密度实验结果 导出到EXCEL
 

名称 1 2 3 4 5 6 平均值 标准偏差 相对标准偏差/%  
20.2 20.39 20.11 20.21 20.96 20.1 20.33 0.33 1.62  
甲苯 20.2 20.05 20.17 20.02 20.15 20.24 20.14 0.09 0.45  
乙酸丁酯 20.87 20.27 20.46 20.25 20.2 20.23 20.38 0.26 1.28  
苯乙烯 20.83 20.99 20.89 20.83 20.84 20.86 20.87 0.06 0.29  
乙苯 20.2 20.21 20.43 20.37 20.23 20.21 20.28 0.1 0.5  
对、间二甲苯 41.02 41.46 40.82 40.81 40.88 40.91 40.98 0.22 0.54  
邻二甲苯 20.05 20.19 20.94 20.95 20.83 20.91 20.65 0.41 1.98  
正十一烷 20.17 20.24 20.1 20.16 20.98 20.9 20.43 0.4 1.96  
                     
                     
 
实验结果表明, 在本方法条件下测得的各组分化合物的精密度良好, 其相对标准偏差均小于5%。
2.3 加标回收率实验
 
吸取1.0μL浓度为20Lg/mL的标准溶液, 注入经充分活化的Tenax-TA采样管中, 将采样管放置于热解析仪上解析, 然后进行色谱分析, 分析结果见表3。
 
表3 加标回收率测定结果 导出到EXCEL
 

名称 甲苯 乙酸丁酯 苯乙烯 乙苯 对、间二甲苯 邻二甲苯 正十一烷  
加入量/ng 20 20 20 20 20 40 20 20  
实测/ng 19.95 19.79 20.01 19.66 19.21 40.64 19.8 19.61  
回收率/% 99.75 98.95 100.05 98.3 96.05 101.6 99 98.05  
 
由表3可以看出, 各组分的加标回收率在98.05%~101.60%范围内, 说明本方法有较高的准确度。
2.4 样品分析与结果
 
将活化好的Tenax-TA 吸附采集管去掉两端的螺帽并与采样器相连, 以0.2L/min的流量采集空气大约60min, 共采集10次, 按本方法进行检测。分析结果如表4。
 
表4 样品测定结果 导出到EXCEL
 

样品 采样体积/L 甲苯 乙酸丁酯 乙苯 对、间二甲苯 邻二甲苯 苯乙烯 正十一烷 TVOC/ (mg/m3)
1 11.96 0.013 0.018 0.013 0.006 0.022 0.026 0.004 0.001 0.103
2 11.96 0.008 0.016 0.0111 0.0057 0.0218 0.0251 0.0032 0.0004 0.0913
3 11.96 0.0151 0.0199 0.0174 0.0076 0.0267 0.0052 0.0035 0.0006 0.096
4 11.96 0.0067 0.0129 0.0079 0.0049 0.0184 0.0196 0.0025 0.0005 0.0734
5 11.96 0.0165 0.0121 0.0121 0.0051 0.0186 0.0021 0.0025 0.0005 0.0695
6 11.96 0.0129 0.0119 0.0119 0.0052 0.0189 0.029 0.0026 0.0005 0.0929
7 11.96 0.0165 0.0123 0.013 0.0053 0.0198 0.0318 0.0025 0.0005 0.1017
8 11.96 0.0149 0.0122 0.0127 0.0054 0.0199 0.0026 0.0027 0.0005 0.0709
9 11.96 0.0148 0.0118 0.0135 0.0052 0.0194 0.0303 0.0023 0.0005 0.0978
10 11.96 0.0104 0.011 0.0115 0.0047 0.0179 0.0228 0.0023 0.0004 0.081
                     
 
由表4结果可以看出, 该室内空气中的TVOC约为0.10mg/m3, 符合《室内空气质量标准》GB/T18883-2002的要求。
3 结论
 
本文建立了热解析-气相色谱法检测室内空气中TVOC的方法, 分析测定九种挥发性有机化合物并运用本方法对居民小区新装修房间空气质量进行了实际检测。数据表明, 本方法具有良好的线性关系、操作快速便捷、重现性良好、准确度高, 并且检测成本较低, 是一种比较理想的检测方法。