簡(jiǎn)介:
美國(guó)實(shí)驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)（astm）組織發(fā)布了一系列 不同的方法來(lái)檢測(cè)水基涂料中的揮發(fā)性有機(jī)化合物 （voc）。方法 d3960 是重量分析方法，需要將已知重 量的樣品在特定條件下進(jìn)行烘烤，通過(guò)一系列測(cè)量出來(lái) 的質(zhì)量計(jì)算vocs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%含量）。該方法只需要 相當(dāng)簡(jiǎn)便的儀器設(shè)備，但是需要大量的人工勞動(dòng)，并且其 準(zhǔn)確性取決于分析者能否重復(fù)地按照實(shí)驗(yàn)步驟操作的能力 。方法 是直接進(jìn)樣的氣相色譜法，能夠達(dá)到足夠的準(zhǔn)確度和度，但是該方法是液體進(jìn) 樣，需要將涂料溶解，這樣就降低了方法的靈敏度，并且將不揮發(fā)物質(zhì)也引入氣譜進(jìn)樣口?，F(xiàn) 在有一種稱(chēng)之為珀金埃爾默頂空氣相色譜法的分析方法，樣品只要稍加前處理就可以對(duì)水基涂 料中的vocs進(jìn)行定性、定量分析，而且無(wú)需使用溶劑。
分析水基涂料中vocs的頂空進(jìn)樣技術(shù)經(jīng)常因需要分析 乙二醇類(lèi)化合物而受到限制。在頂空進(jìn)樣方面，目前 有兩個(gè)常用的設(shè)備來(lái)收集已知體積樣品中的 。第 一種普遍應(yīng)用的技術(shù)是在定量環(huán)中收集采樣。但是當(dāng) 這種定量環(huán)取樣技術(shù)用于分析乙二醇類(lèi)時(shí)，就經(jīng)常導(dǎo) 致超載，使分析精密度和校正標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的線(xiàn)性關(guān)系很 差?，F(xiàn)在本采樣方法利用壓力平衡系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng) 中，樣品的收集是基于樣品體積的計(jì)算：在一個(gè)特定 的時(shí)間里允許已知流量的氣體通過(guò)分析柱。這個(gè)壓力 平衡系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是使樣品從不接觸金屬環(huán)，具有更高 的回收率，同時(shí)對(duì)難分析的化合物無(wú)樣品夾帶效應(yīng)。
本篇研究陳述的是一系列利用hs-gc全蒸發(fā)方法分析 在涂料中常見(jiàn)的vocs 。這一系列化合物中還包括二 醇類(lèi)和單醇類(lèi)，代表了難分析的 類(lèi)別。在該 分析中，這些化合物的理化性質(zhì)限制了頂空進(jìn)樣的效 能。下面列出的數(shù)據(jù)將展示每個(gè)化合物溶液從濃度0.04到4% 的線(xiàn)性校準(zhǔn)情況。此外，在低水平 和高水平的度和樣品夾帶效 應(yīng)也有展現(xiàn)。
實(shí)驗(yàn) 將 5mg水樣加入到22ml 的頂空進(jìn)樣瓶中制得樣品，用10ul的注射器進(jìn)樣。頂空進(jìn)樣條件總結(jié)于表
該方法利用樣品的全蒸發(fā)，將放置頂空進(jìn)樣小瓶的爐 溫調(diào)到150 ℃。隨后從頂空進(jìn)樣器到gc 的樣品所經(jīng) 路徑各加熱區(qū)，溫度均比前一部分高１０℃以免樣品 在任何一點(diǎn)冷凝。
雖然列在本研究中的分析物不是足夠的，但所選gc 程序可以為在水基涂料中找到的其他相似的化合物提 供必要的分離條件。
結(jié)果 本分析包含６個(gè)化合物代表了經(jīng)常在水基涂料中存在的各類(lèi)化合物。圖１ 為0.4% 水標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜
這個(gè)研究包括了樣品夾帶效應(yīng)檢查、度和校準(zhǔn)曲線(xiàn)，證明這里使用的分析系統(tǒng)可以簡(jiǎn)便的分析出水基樣品中的 這些類(lèi)型化合物。分析在困難基質(zhì)中的這些類(lèi)型的化合物的步是查證樣品導(dǎo)入技術(shù)的可靠性和可重復(fù)性。通過(guò) 對(duì)樣品夾帶效應(yīng)和精密度的研究證明，樣品導(dǎo)入技術(shù)是有效的。對(duì)樣品夾帶效應(yīng)的研究由一系列物質(zhì)的空白樣品和 不同分析水平的標(biāo)準(zhǔn)樣品分析組成。表 3.總結(jié)了樣品夾帶效應(yīng)的研究結(jié)果。
通過(guò)連續(xù)運(yùn)載實(shí)驗(yàn)及精密度研究證明樣品導(dǎo)入技術(shù)是有效的。過(guò)連續(xù)運(yùn)載實(shí)驗(yàn)包括分析空白樣品后緊接著分析各個(gè) 組分不同含量的標(biāo)準(zhǔn)品。表3 總結(jié)了該實(shí)驗(yàn)效果。
此外，圖 2.中的色譜圖證明在空白樣品分析色譜圖的基線(xiàn)中不存在可辨別的色譜峰。圖 2.頂部的色譜圖是 4%voc 水溶液色譜圖的放大圖，這是標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)濃度范圍的上限。圖 2.中部的色譜圖是緊接 4%voc 樣品后分析的空白水 樣，沒(méi)有任何額外的清洗程序被用于該步驟中。后，在圖 2.底部是 0.04%voc 標(biāo)準(zhǔn)樣品的相同放大倍數(shù)的色譜 圖，用來(lái)對(duì)零樣品夾帶效應(yīng)的物質(zhì)的實(shí)際濃度測(cè)定提供依據(jù)。
圖 2.色譜圖證明該頂空進(jìn)樣系統(tǒng)的樣品夾帶效應(yīng)。從上到下分別是以下溶液的色譜放大圖：4%voc 溶液;緊接其后 的空白溶液；0.04%vocs 標(biāo)準(zhǔn)溶液
根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，該技術(shù)對(duì)化合物分析無(wú)樣品夾帶效應(yīng)，一個(gè)簡(jiǎn)單的精密度實(shí)驗(yàn)證明該樣品導(dǎo)入具有良好的重現(xiàn)性。 表 4.證明連續(xù)進(jìn)樣是可接受的，因?yàn)楂@得的百分相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（%rsd）很低，低%rsd 再次證明本系統(tǒng)無(wú)樣品夾帶 效應(yīng)的影響。
認(rèn)識(shí)到該采樣技術(shù)是可行，下一個(gè)步驟就是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正。標(biāo)準(zhǔn)校正曲線(xiàn)由覆蓋整個(gè)工作濃度范圍的 0.04%voc 到 4%voc 水溶液組成。校準(zhǔn)曲線(xiàn)的總結(jié)在表 5.（圖 4.）中。由此可見(jiàn)，所有化合物的校準(zhǔn)曲線(xiàn)在工作濃度范圍內(nèi) 都是線(xiàn)性的。
結(jié)論:分析復(fù)雜水基材料中極性的 vocs，其樣品夾帶效應(yīng)和可重復(fù)性是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。此外，astm 標(biāo)準(zhǔn)方法易受一些 不同誤差的影響。頂空進(jìn)樣作為一個(gè)樣品采集技術(shù)非常適合處理這類(lèi)基質(zhì)中的所有問(wèn)題。然而，許多頂空進(jìn)樣系統(tǒng) 對(duì)二醇類(lèi)化合物的分析具有困難，因?yàn)檫@些物質(zhì)的高沸點(diǎn)和粘性。但這里展現(xiàn)的分析技術(shù)將可以對(duì)困難的基質(zhì)中困 難的化合物進(jìn)行高精密度、好線(xiàn)性、并且無(wú)樣品夾帶效應(yīng)的分析檢測(cè)。
當(dāng)今，方法 d3960，重量分析技術(shù)和方法 d6886，液體進(jìn)樣 gc 分析技術(shù)，是對(duì)水基涂料中 voc 檢測(cè)的優(yōu)先檢測(cè)技 術(shù)。然而方法 d3960 和方法 d6886 都需要大量的樣品前處理工作，這些工作不僅慢，而且花費(fèi)不菲。頂空進(jìn)樣技 術(shù)是全自動(dòng)化的，可以減少花費(fèi)和分析時(shí)間，并能提高分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。
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