吹扫捕集装置测定水性涂料中的苯系物的方法

吹扫捕集装置实验条件选择

2. 1 色谱柱选择

目前国内标准对涂料中二甲苯的含量给出值是3 种异构体的总和，对二甲苯分离程度并不做要求，在色谱柱选用上选择非极性的柱子( 例如HP —— 5 柱) ，就可以达到测定要求。考虑到更进一步分析每种异构体的含量的需要，本研究选用HP—— Innowax 柱( 30 m × 0. 32 mm × 0. 25 μm) 能够将对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯很好地分离。

2. 2 分流比的选择

配制一份浓度为25. 0 μg /L 的苯系物标准溶液，选择“分流”进样模式进行检测分析，分流比分别选择10∶ 1、30∶ 1。结果表明，在分流比为30∶ 1时，能够得到尖锐、对称、分离完全的色谱图，并有较高的响应值，苯与溶剂峰分离; 若采用10∶ 1的分流比，因吹扫捕集仪很高的富集效率，有部分目标峰变形、拖尾，且苯与溶剂峰重叠较多，无法达到很好的分离效果。因此，本研究选用30∶ 1的分流比。

2. 3 吹扫捕集方法选择

对于水性涂料，因其所含的苯系物浓度较低，本研究选用吹扫捕集方法对样品进行富集。若按照常规吹扫捕集法做水样的方法制备样品，系统会自动将一定体积的涂料样品转移到吹扫管中，这一过程会较严重地污染整个吹扫系统。因此，本研究依据吹扫捕集设备处理土壤样品的方法原理，将稀释后的涂料样品直接装入40 mL 吹扫捕集专用棕色螺口玻璃管中，并加入磁力搅拌子，通过自动进样器输送样品到吹扫捕集装置的样品位置，系统会按照处理土壤样品的方法，不转移样品，而是自动加入蒸馏水进行处理，通过加热、吹扫、富集、解析等步骤，将收集到捕集阱的挥发性苯系物自动进样到气相色谱仪，完成对样品的分离与分析。此方法富集效率高，操作简便，仅是将低沸点的挥发性有机物带入色谱柱中，避免了污染，能够达到很好的分离效果。

2. 4 吹扫捕集装置参数的优化

2. 4. 1 捕集阱的选择

捕集阱的填充材料有很多，常用的有活性碳、硅胶、Tenax、碳分子筛、木碳、OV —— 1、Carbopack B、Carbopack C 等。

2. 4. 2 吹扫时间的选择

吹扫捕集装置在样品前处理过程中最重要的环节之一是在对样品的持续吹扫，原理上讲吹扫时间越长，对样品中目标化合物的提取越多，分析的代表性和重现性越高。本实验选择了4 种有代表性的苯系物( 苯、甲苯、乙苯、苯乙烯) 标准品加入到涂料样品中，通过比较吹扫时间与吹扫效率的关系确定最佳吹扫时间。结果表明，4种苯系物除低沸点的苯以外，其他3 种苯系物的吹扫效率随吹扫时间的延长而增加，在20 min时苯系物的吹扫效率已经基本达到25 min 时的95% 以上，但考虑到吹扫时间越长，吹扫带出的水分越多，水分会影响捕集系统，且耗时较多，降低了实验效率，而且在15 min 时苯的吹扫效率已达到20 min 时的90% 以上， 20 min 后苯的吹扫效率有所下降，因此系统选择15 min 作为吹扫时间。

4 种苯系物在不同吹扫时间下的测定值

2. 4. 3 吹扫温度的选择

吹扫温度也是较为重要的吹扫捕集参数，根据顶空气液平衡的原理，在顶空分析中，待测组分的响应值与其在气液平衡瓶内的液上空间的气体分压成正比，吹扫温度的升高，有利于液上气体的分压的增大，列举了在15 min 吹扫时间时，不同吹扫温度下，4种苯系物的测定值。

4 种苯系物在不同吹扫温度下的测定值

随着吹扫温度的增加，苯系物的吹扫效率有不同程度的提高，在吹扫温度达到60 ℃以上，苯的吹扫效率有下降的趋势，这与苯的低沸点、易挥发性和微溶于水等性质有一定关系，且随着吹扫温度的增加，吹扫系统带出的水分也会相应的增加，故选用吹扫温度为50 ℃。

2. 4. 4 解析温度和时间

配制一份浓度为50. 0 μg /L 的苯系物标准溶液，在以上吹扫捕集和GC 条件下，采用250 ℃的解析温度，解析2 min，苯系物的回收率都达到80%以上，可以满足分析要求。

2. 4. 5 烘焙温度和时间

烘焙是捕集阱再活化的步骤，烘焙的主要目的是除去前一次分析的残留物，且可以提高捕集阱中吸附剂的吸附活性，起到活化捕集阱的作用。烘焙温度要求要略高于色谱分析时的温度，目的是除去分析样品中待测组分以外的其他沸点较高的挥发性有机物。本方法色谱分析时最高柱温为220 ℃，考虑到水性涂料中除苯系物之外的其他沸点较高的挥发性有机物的干扰较多，因此选择270 ℃的烘焙温度较合适。避免了残留物的影响，本研究选择8 min 的烘焙时间，虽然加大了整个吹扫捕集装置系统的周期时间，但能够保证干扰物的最大量的排除。