—— PROUCTS LIST
探討如何提高室內(nèi)空氣中TVOC檢測的性和時效性
引言
GB50325-2010 《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》),指出TVOC是在檢測條件下,所測得空氣中保留時間在正己烷和正十六烷之間的所有揮發(fā)性有機(jī)化合物的總量,以已知組分苯、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、對(間)二甲苯、鄰二甲苯、正十一烷9種,定量分析,未知組分以甲苯計(jì),半定量分析。常溫下它們的飽和蒸汽壓均大于133.32Pa,沸點(diǎn)在50~250范圍內(nèi),以蒸汽形式存在于空氣中。均有毒性,刺激性,致癌性和特殊的氣味,影響皮膚黏膜;會引起急躁不安、頭疼及其它神經(jīng)性問題,能引起機(jī)體免疫水平失調(diào);還能影響消化系統(tǒng),引起食欲不振、惡心等;嚴(yán)重時甚至損傷肝臟和造血系統(tǒng),對人體有急性危害。所以在民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染檢測中,總揮發(fā)性有機(jī)化合物即TVOC的檢測顯得尤為重要。
TVOC測試分析過程中樣品測試周期相對較長,參照《規(guī)范》附錄G,TVOC測定采用熱解吸直接進(jìn)樣氣相色譜法。主要經(jīng)過三個關(guān)鍵過程:a樣品采集,b標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制,c樣品分析。作為現(xiàn)場測試人員要兼顧檢測的性和時效性,現(xiàn)對其中幾個焦點(diǎn)問題展開討論:1測試管制備(包括標(biāo)準(zhǔn)系列管和樣品管)2熱解吸進(jìn)樣3色譜分析條件。
實(shí)驗(yàn)部分
?。?)儀器設(shè)備
?。?)試驗(yàn)方法
用Tenax管吸附樣品,,將吸附管置于熱解吸直接進(jìn)樣裝置中,經(jīng)290℃充分解吸出TVOC組分,使解吸氣體直接由進(jìn)樣閥快速進(jìn)入氣相色譜儀,在毛細(xì)柱中分配分離后進(jìn)入氫火焰離子化檢測,以組分流出的保留時間定性,以組分峰的峰面積定量。
分析討論
?。?)測試管制備
1)未采樣管
Tenax-TA吸附管,首先在購買驗(yàn)收時要注意吸附管性能指標(biāo)應(yīng)充分滿足《規(guī)范》要求,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為吸附劑200mg,管內(nèi)填充物劑量不夠,或者顆粒過大易發(fā)生流量大時穿透現(xiàn)象;吸附管被反復(fù)過度使用后,易導(dǎo)致吸附劑細(xì)化增加阻力,也會影響采樣流量。此外《規(guī)范》中規(guī)定
其中為未采樣管本底峰1,由于個體和環(huán)境條件差異,本底值并不易控制,實(shí)際操作起來,通常盡量使之無限接近于零,即把吸附管充分活化,并使同一工程吸附管活化條件、活化時間保持一致,做好標(biāo)記。建議重復(fù)使用的Tenax吸附管采樣前活化40分鐘到1小時,活化溫度300℃,活化后的吸附管應(yīng)抽檢其熱解吸值。
2)樣品管采集
現(xiàn)場采樣使用GilianIAQ-Pro空氣恒流采樣泵,當(dāng)采樣阻力出限定值時,系統(tǒng)會自動停止采樣,克服了傳統(tǒng)采樣器可能因電力不足和采樣阻力載等產(chǎn)生的流量失真問題。
設(shè)置采樣周期20min,流量0.5L/min,記錄采樣時,氣壓,溫濕度,以便換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積,同時要注意室內(nèi)外的溫度差異,采樣完成時將采樣管兩端密封。
采樣溫度以10℃~35℃,濕度以30%~75%為宜,應(yīng)避免天氣對采樣的影響,溫度過低或過高,樣品的吸附效率較差,濕度過大,容易造成樣品分析時發(fā)生熄火現(xiàn)象;研究發(fā)現(xiàn)常溫采樣時,吸附劑的量越大,采樣體積越少,采樣溫度越低,TVOC中各種組分的回收率越高;隨著溫度升高,采樣體積增大,越易發(fā)生穿透,此外Tenax管對苯的保留能力弱,其次是甲苯。
3)標(biāo)準(zhǔn)系列管的制備
做標(biāo)準(zhǔn)曲線測定時,標(biāo)準(zhǔn)系列管制備過程應(yīng)盡可能還原現(xiàn)場采樣過程,采用液體外標(biāo)法,用10ul進(jìn)樣針,取標(biāo)液1ul,在有100ml/min的氮?dú)馔ㄟ^吸附管時,將VOCS混標(biāo)溶液注入汽化室,拔出進(jìn)樣針,繼續(xù)吸附4min后,讓汽化后的標(biāo)準(zhǔn)溶液充分吸附到吸附管中,取下密封。標(biāo)準(zhǔn)系列應(yīng)在相同汽化溫度條件下,筆者所用汽化室溫度為50℃,用同一根吸附管,同一根進(jìn)樣針,以減少系統(tǒng)誤差。
?。?)熱解吸過程控制
1)預(yù)解吸時間30~40s
將采樣管安裝接入氣相色譜儀氣路中,并保持采樣吸附時的進(jìn)氣口和分析解析時連接檢測器一端氣路方向一致;將吸付管置于熱解吸裝置中,經(jīng)290℃充分解吸后,使解吸氣體直接由進(jìn)樣閥快速進(jìn)入氣相色譜儀。進(jìn)樣前需經(jīng)過一個預(yù)熱時間,以避免解吸氣體低溫未流出吸附管而可能冷凝于吸附管管口,而起始溫度高于85℃時,標(biāo)樣吸附管中溶劑峰和苯峰分離不。參照孫秀萍等人的研究,預(yù)熱使解吸后進(jìn)氣口溫度接近70℃為宜2,結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室條件,確定在290℃ 時預(yù)熱30s~40s,空氣濕度較高以及冬季測試環(huán)境溫度偏低時,以40s為宜;再將N2六通閥開至分析位置并繼續(xù)解吸5~6min后取下,注意吸附管作標(biāo)記端接通六通閥的進(jìn)氣口。
2)熱解吸時間5~6min
熱解吸過程受升溫速率和終溫度的影響,熱解吸溫度低,TVOC樣品可能解析不*,回收率低,吸附管中殘留量大,熱解吸溫度太高會造成TVOC中熱穩(wěn)定性差的組分分解,回收率降低此外,因各個吸附管與氣相連接的接口處的密封性有差異,也可能高溫比較易從管口溢出而散失。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí),苯3min解吸率大,苯乙烯5min后基本穩(wěn)定,解析時間在5min左右時,總解析率高,解吸量與散失量達(dá)到一個平衡點(diǎn)3。考慮本地區(qū)梅雨季節(jié)時期長,平均濕度偏大,解吸6min比較適宜,此外夏季因儀器散熱等因素測試環(huán)境溫度比冬季會稍高,可作微調(diào),但不能低于5min。
整個熱解吸過程,樣品測試要與標(biāo)準(zhǔn)曲線測試條件保持一致。
?。?)色譜分析條件
1)各組分的出峰順序
熱解吸后的氣體經(jīng)色譜柱分離后,以保留時間定性,峰面積定量。因此要控制好每個樣品實(shí)驗(yàn)條件,使各組分的出峰時間一致,本實(shí)驗(yàn)室所用毛細(xì)柱為甲基聚硅氧烷SE-30,固定液相對極性+1(13)屬于弱極性,組分和固定液分子間作用力主要是色散力和誘導(dǎo)力,組分基本上按沸點(diǎn)順序流出,同沸點(diǎn)的非極性組分先出峰,極性組分或易被極化的組分后出峰。試驗(yàn)表明,各組分成份分配系數(shù)等因素對出峰順序有影響,組分的保留時間沒有嚴(yán)格按照組分的沸點(diǎn)順序,如圖1所示,筆者實(shí)驗(yàn)室色譜圖出峰順序?yàn)?)苯2)甲苯 3)乙酸正丁酯4)乙苯 5)對(間)二甲苯6)苯乙烯7)鄰二甲苯 8)正十一烷,其中對二甲苯和間二甲苯不能*分離,樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)都合并為一個峰參與計(jì)算。
2)色譜參數(shù)設(shè)置
標(biāo)準(zhǔn)中程序升溫條件初始溫度50℃,保持10min,以5℃/min升至250℃,保持2min。再經(jīng)過降溫回到初始溫度,約需要1個小時。日常分析時,工作量比較大,在滿足檢測性的基礎(chǔ)上對分析過程加以優(yōu)化,設(shè)置色譜參數(shù)如下:
汽化室250℃,柱箱50℃,檢測器250℃,程升條件:初始50℃,保持5min,以3℃/min升至100℃,以8℃/min升至200℃,保持3min。如圖2,各組分峰形完整,分離度也比較好,滿足度要求,全程分析夏季約45min,冬季約需48min,40min以后組分較少,基線平穩(wěn),滿足工程分析需要,提高了日常樣品分析效率。
結(jié)語
室內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物的組分復(fù)雜,需要控制的濃度也比較低,要求分析的數(shù)據(jù)必需,同時TVOC的測定分析過程長、步驟多,需綜合考慮各方面影響,選擇佳采樣效率、熱解吸條件和色譜分析條件,對各環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化控制,提高檢測的性和時效性。此外其他日常應(yīng)注意的分析條件,應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求,使檢測分析的系統(tǒng)誤差降低到小。