簡介:
美國實驗與材料協(xié)會（ASTM）組織發(fā)布了一系列 不同的方法來檢測水基涂料中的揮發(fā)性有機化合物 （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行烘烤，通過一系列測量出來 的質(zhì)量計算VOCs的質(zhì)量分數(shù)（%含量）。該方法只需要 相當(dāng)簡便的儀器設(shè)備，但是需要大量的人工勞動，并且其 準確性取決于分析者能否重復(fù)地按照實驗步驟操作的能力 。方法 是直接進樣的氣相色譜法，能夠達到足夠的準確度和度，但是該方法是液體進 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)也引入氣譜進樣口。現(xiàn) 在有一種稱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水基涂 料中的VOCs進行定性、定量分析，而且無需使用溶劑。
分析水基涂料中VOCs的頂空進樣技術(shù)經(jīng)常因需要分析 乙二醇類化合物而受到限制。在頂空進樣方面，目前 有兩個常用的設(shè)備來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)用于分析乙二醇類時，就經(jīng)常導(dǎo) 致超載，使分析精密度和校正標準曲線的線性關(guān)系很 差。現(xiàn)在本采樣方法利用壓力平衡系統(tǒng)，在這個系統(tǒng) 中，樣品的收集是基于樣品體積的計算：在一個特定 的時間里允許已知流量的氣體通過分析柱。這個壓力 平衡系統(tǒng)的優(yōu)勢是使樣品從不接觸金屬環(huán)，具有更高 的回收率，同時對難分析的化合物無樣品夾帶效應(yīng)。
本篇研究陳述的是一系列利用HS-GC全蒸發(fā)方法分析 在涂料中常見的VOCs 。這一系列化合物中還包括二 醇類和單醇類，代表了難分析的 類別。在該 分析中，這些化合物的理化性質(zhì)限制了頂空進樣的效 能。下面列出的數(shù)據(jù)將展示每個化合物溶液從濃度0.04到4% 的線性校準情況。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)。
實驗 將 5mg水樣加入到22ml 的頂空進樣瓶中制得樣品，用10ul的注射器進樣。頂空進樣條件總結(jié)于表
該方法利用樣品的全蒸發(fā)，將放置頂空進樣小瓶的爐 溫調(diào)到150 ℃。隨后從頂空進樣器到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個化合物代表了經(jīng)常在水基涂料中存在的各類化合物。圖１ 為0.4% 水標準樣品的色譜
這個研究包括了樣品夾帶效應(yīng)檢查、度和校準曲線，證明這里使用的分析系統(tǒng)可以簡便的分析出水基樣品中的 這些類型化合物。分析在困難基質(zhì)中的這些類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 對樣品夾帶效應(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 不同分析水平的標準樣品分析組成。表 3.總結(jié)了樣品夾帶效應(yīng)的研究結(jié)果。
通過連續(xù)運載實驗及精密度研究證明樣品導(dǎo)入技術(shù)是有效的。過連續(xù)運載實驗包括分析空白樣品后緊接著分析各個 組分不同含量的標準品。表3 總結(jié)了該實驗效果。
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，這是標準曲線濃度范圍的上限。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 標準樣品的相同放大倍數(shù)的色譜 圖，用來對零樣品夾帶效應(yīng)的物質(zhì)的實際濃度測定提供依據(jù)。
圖 2.色譜圖證明該頂空進樣系統(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 標準溶液
根據(jù)實驗證明，該技術(shù)對化合物分析無樣品夾帶效應(yīng)，一個簡單的精密度實驗證明該樣品導(dǎo)入具有良好的重現(xiàn)性。 表 4.證明連續(xù)進樣是可接受的，因為獲得的百分相對標準偏差（%RSD）很低，低%RSD 再次證明本系統(tǒng)無樣品夾帶 效應(yīng)的影響。
認識到該采樣技術(shù)是可行，下一個步驟就是對系統(tǒng)進行校正。標準校正曲線由覆蓋整個工作濃度范圍的 0.04%VOC 到 4%VOC 水溶液組成。校準曲線的總結(jié)在表 5.（圖 4.）中。由此可見，所有化合物的校準曲線在工作濃度范圍內(nèi) 都是線性的。
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)性是一個巨大的挑戰(zhàn)。此外，ASTM 標準方法易受一些 不同誤差的影響。頂空進樣作為一個樣品采集技術(shù)非常適合處理這類基質(zhì)中的所有問題。然而，許多頂空進樣系統(tǒng) 對二醇類化合物的分析具有困難，因為這些物質(zhì)的高沸點和粘性。但這里展現(xiàn)的分析技術(shù)將可以對困難的基質(zhì)中困 難的化合物進行高精密度、好線性、并且無樣品夾帶效應(yīng)的分析檢測。
當(dāng)今，方法 D3960，重量分析技術(shù)和方法 D6886，液體進樣 GC 分析技術(shù)，是對水基涂料中 VOC 檢測的優(yōu)先檢測技 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，而且花費不菲。頂空進樣技 術(shù)是全自動化的，可以減少花費和分析時間，并能提高分析結(jié)果的精密度和準確度。
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