气相色谱法测挥发性有机物(VOC)的方法探究

李秀琳

福建省建筑工程质量检测中心有限公司厦门分公司，福建厦门 361000

在通过气相色谱法来进行挥发性有机化合物的检测过程中，首先需要做好样品的定性分析工作，借助于一些极性差异比较大的双色谱柱来对样品色谱图跟纯物质的色谱图进行对比，在此基础上确定样品组成。此外，通过内标法还能够就样品中的化合物进行定量分析，能够获得准确的检测结果。

1 气相色谱技术理论

气相色谱技术是一种可定性、定量的分离纯化技术，有着分离性能高、分析速度快以及选择性好的检测优势，因此在环境样品中的污染物分析、药品检测以及工业产品质量监控等多个领域中得到了广泛的应用，也获得了良好的应用效果。近年来，随着人们生活水平的提升以及环保意识的增强，对于水性涂料的要求也越来越高。这也就需要做好水性涂料的分析与检测工作，来保障其环保性能以及使用性能。在水性涂料的发展过程中，传统的分析方法已经难以很好地满足涂料产品的检测需求，这也就需要相关的水性涂料生产企业能够加强对气相色谱技术在涂料检验过程中的应用力度。在水性涂料检测过程中通过气相色谱分析技术的应用，其能够就涂料中存在的游离单体以及VOC进行有效的测定，从而获得良好的涂料产品质量检验效果。

气相色谱法主要能够借助于物质的沸点、极性以及吸附性质之间的差异性来实现不同混合物之间的分离工作，而这种差异性的本质也是将试样中各组分在色谱柱中的气相以及固定液液相间的分配系数K的差异来进行不同化合物的分离处理，其差别越大，分离也就越容易。当分析样品在汽化之后进入到含有液体或者固体固定相的色谱柱之后，试样中的各种组分也就会在固定相跟流动相之间进行多次的反复分配，在结合了各组分沸点、极性以及吸附性能等特定的基础上，也能够实现各组分之间的有效分离。当各组分按照相关顺序离开色谱柱进入到检测器之后，检测器就可以直接将样品的组分转变为电信号，电信号的大小还与被测组分的量以及浓度呈现出正比的关系，对这些电信号进行放大处理，也就能够获得各组分之间的色谱峰，从而获得良好的检测效果。

2 试验

2.1 原理

通过在一定量的内标物系数溶剂中加入适量溶解后的涂料样品，就可以利用气相色谱分析基础对各种挥发性有机化合物进行分离处理，借此来对该挥发性化合物的组成进行检测。在对样品进行定性分析时，主要是通过极性差异比较大的双色谱柱，将样品的色谱图跟纯物质色谱图进行对比分析，借此来确定样品组成。在借助内标法来对样品化合物进行定量分析的过程中，首先需要对不同类型化合物中的相对校正因子进行测定，在此基础上合理的测定不同化合物的质量分数。

2.2 仪器跟试剂

2.2.1 材料跟试剂

载气主要是应用浓度超过99.995%的氮气，将氢气作为燃气，然后由SPH-300A氢气发生器来进行燃气的提供。空气主要是由SPB-3全自动空气源进行辅助气体的提供，其主要是跟载体具备有相同性质的氮气，主要是通过尾吹气以及隔垫吹扫的模式来进行气体的供给。本次研究中的样品为内墙涂料、稀释溶剂、乙腈、四氢呋喃等。通过乙二酸二乙酯作为标记物以及内标物，通过甲醇、乙醇以及异丙醇等作为校准的化合物。

2.2.2 仪器设备

在本次研究中主要选用了北分瑞利3420A气相色谱仪作为主要的实验仪器，在该色谱仪中还配置了分流装置进样口，可以在气化室内进行更换处理。检测器应用氢火焰离子化检测器，色谱柱选用的是聚二甲基硅氧烷毛细管柱，规格为30m×30mm×1.0μ m。在操作过程中，要求进样口温度为260℃，柱温在45℃保持4min，然后通过8℃/min的速度均匀将温度升到230℃，在保持该温度10min之后，继续将温度升到60℃。分流比选用50：1，进样量保持在1μL，天平的精度需要控制在0.1mg以内。

2.3 试验过程

2.3.1 内标物配置

在进行内标物溶液的配置过程中，首先需要精准城区1.0224g二酸二乙酯放置到100mL的容量瓶之中，要求称量精准度能够达到0.1mg。加入乙腈直到刻度线，摇匀之后备用。

2.3.2 样品准备

准确称取1.0mL的内标物溶液，将其加入到20ml的配样瓶中，在该配样瓶里面加入10mL的乙腈，搅拌均匀。取搅拌均匀后的涂料试样0.0023g，将其加入到该配样瓶中，对配样进行密封，然后摇匀后静置。

方法：（1）定性分析。在结合了上述条件进行了气相色谱仪的设置之后，等待一段时间直到仪器达到稳定的状态，通过微量进取器抽取上层清液1 μ L，分别在极性柱以及非极性柱处进行进样操作，在该研究中确定了实验涂料中包含有笨、1,2-丙二醇、乙二醇以及二乙二醇单丁醚等物质。（2）定量分析。首先需要进行标准溶液的配置工作，在完成配置之后，准确称取内标物1ml、苯0.0097g、1,2-丙二醇0.1036g、乙二醇0.1028g以及0.1005g的二乙二醇单丁醚，将这些实验物放入到适量的乙腈之后，进行摇匀处理后备用。在进行相对校正因子的测定过程中，需要采用上述制备的标准溶液1μL进行进样处理，然后就各种化合物的相对校正因子进行准确的测定。完成测定工作之后，可以在结合相关公式来进行校正因子的合理计算。测定结果表明苯的校正因子为0.97、1,2-丙二醇为1.20、乙二醇为1.51，而二乙二醇单丁醚的校正因子则为1.10。在样品测定过程中，需要根据相同的色谱条件将1μL的标准样品注入到气相色谱仪之中，然后对各种保留时间低于标记物的化合物峰面积进行准确的计算，在此基础上进行实验中所含有各种化合物的质量分数的合理计算。

3 结果与讨论

3.1 色谱柱的选择

色谱柱作为气相色谱的核心部分，也是实现各组分分离的重要场所。在一般的色谱柱中主要是通过玻璃、石英以及不锈钢材料所构成的，并分为填充柱以及毛细管柱两种类型。毛细管柱具备有渗透性强、传质快、样品用量小以及分离速度快的应用优势，现阶段也已经逐渐取代填充柱来进行检测工作。在进行色谱柱的选择过程之中，还需要考虑到固定液、柱长以及柱内径等多种因素，并需要充分满足被分析物质的特点以及所要求的性能。

在固定液选择过程中要求其有着蒸气压高、热稳定强、化学稳定性好以及溶解度大的应用优势，在相等操作条件下不得跟被测组分进行不可逆反应。在本次研究中水性涂料的挥发性有机化合物属于复杂多组分体系，因此选用了SE-54中性毛细管柱以及交联PEG-20M极性毛细管柱对其进行定性分析，能够保障各组分的分离结果以及准确度，从而获得良好的定量分析效果。在进行色谱柱的选择过程中，因为PEG-20M极性毛细管柱上面的乙二醇信号多为前伸峰，也就需要适当提高柱温的模式来进行峰形的改善工作，而随着柱温的升高，乙二醇峰的对称性也会得到进一步的提升。

3.2 柱温的选择

柱温作为一项重要的气相色谱参数，其主要影响组分在流动相、固定相的分配系数中，对于分离度以及分析时间也会造成比较大的影响。在进行柱温的选择过程中首先需要考虑到每种固定液都具备有一定的使用温度，并要求柱温的温度能够低于固定液的最高温度，来避免固定液出现挥发流失的情况。一般情况下选择较高的柱温还能够促使分析时间得到进一步的加快，并且能够获得比较大的信号峰，这也就需要适当提升柱温，借此来改善柱效率，并能够进一步加快传质的工程以及分析速度。但是当柱温过高的情况下还会导致固定液出现严重的流失情况，仪器的稳定性也无法得到有效的保障。在本次研究中，就柱温跟峰面积之间的关系进行了探讨。随着柱温的升高，各组分的流出时间也会得到一定程度的缩短，峰面积变大，并有着比较高的柱效。因此，在柱温的选择过程中，也就需要在保障各组能够完全分离的基础上，合理选择较高柱温，获得良好分离效果，分析时间进一步缩短，并且能够获得比较大的信号峰。

4 结语

水性涂料因为自身良好的使用性能，在建筑市场中也得到了广泛的应用。而消费者在进行水性涂料的购买过程中，还需要充分考虑到有害物质含量这一问题，这也就要求相关部门能够加强对水性涂料的检测力度，并需要在检测过程中进行气相色谱检测法的积极应用，有效缩短检测周期，提升检测结果，从而起到良好的水性涂料市场管控结果。