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論室內(nèi)空氣中TVOC檢測方法
國內(nèi)檢測機構(gòu)對民用建筑工程的室內(nèi)環(huán)境中總揮發(fā)性有機物( 以下簡稱TVOC) 的檢測, 普遍依據(jù)《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325-2001(2006年版)。該標(biāo)準(zhǔn)提出兩種分析方法供選擇使用, 一是熱解吸直接進(jìn)樣的氣相色譜法, 另一種是熱解吸后手工進(jìn)樣的氣相色譜法。本文主要針對這兩種檢測方法進(jìn)行分析和研究。
1 熱解吸手工進(jìn)樣氣相色譜法的缺陷
目前大部分檢測機構(gòu)檢測室內(nèi)空氣中TVOC 都采用氫焰檢測器和外標(biāo)法的熱解吸手工進(jìn)樣氣相色譜分析技術(shù)。其樣品采集及分析的操作為: 用內(nèi)裝0.2mgTenax-TA 吸附劑的吸附管, 以0.5L/min 的采
樣流量, 抽取10L 空氣后, 置吸附管于熱解吸裝置中以300℃解吸; 同時將解吸分離出來的樣品用高純氮吹入100ml 針筒中, 接著用小針筒抽取其中的1ml 氣樣打入氣相色譜儀的氣化室, 樣品大約以10:1 的比例分流后進(jìn)入SE-30 50mm×0.32mm×(1~5)μm 小口徑毛細(xì)柱經(jīng)柱箱50℃~250℃ 程序升溫分離出不同的組分。該試驗過程存在以下缺點:
(1) 由于在解吸過程中它兩次采用人工操作, 誤差大、重現(xiàn)性差。
(2) 100ml 針筒在60 ℃ 平衡5~10min , 其中的高沸點有機物大部分已凝聚在針筒壁上, 這將直接導(dǎo)致分析得到的數(shù)據(jù)與實際情況偏差很大。
(3) 方法要求將TVOC 樣品經(jīng)載氣稀釋了100倍, 實質(zhì)是減少了進(jìn)樣量, 而空氣中的揮發(fā)性有機物含量本身就是微量的, 將其稀釋100 倍導(dǎo)致檢測標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的采樣量為10L 時低檢測限為0.5μg/m?就往往難以達(dá)到。
(4) 由于小口徑毛細(xì)管柱受柱容量的限制,為毛細(xì)管柱的低容量
和高柱效, 需采用分流技術(shù)將樣品的一小部分引入毛細(xì)管柱, 樣品在加熱的氣化室內(nèi)氣化, 氣化后的蒸氣大部分經(jīng)分流管道放空, 所以應(yīng)該用于濃度較高的樣品。而且分流器是設(shè)計的關(guān)鍵, 要求其樣品擴展小, 避免初始譜帶擴展及樣品中各組分都能地等比例分流, 以定量結(jié)果的可靠性。但對于沸程寬、濃度差別大、化學(xué)性質(zhì)各異的樣品,容易產(chǎn)生非線性分流。目前我們檢測室內(nèi)空氣中的TVOC, 一方面其在空氣中的含量是微量的, 另一方面它包含苯、甲苯、乙酸丁酯、十一烷等幾種有機物, 沸程寬、化學(xué)性質(zhì)各異、濃度不同, 因此,微量組分的檢出難度和非線性分流導(dǎo)致的定量失真是不容忽視的。
(5) 在制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時, 將液體標(biāo)準(zhǔn)樣品注入吸附管, 用氮氣吹送, 由于吸附管吸附的是液體標(biāo)樣,與實際采集氣體樣品有區(qū)別, 這種標(biāo)準(zhǔn)系列的采集模式不能模擬現(xiàn)場采樣, 致使標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作脫離了實際, 兩者不具有可比性。
2 熱解吸直接進(jìn)樣氣相色譜法的改進(jìn)
(1)儀器設(shè)備的改進(jìn)
針對上述問題, 我們選取幾家國內(nèi)的色譜儀廠家的儀器做了的試驗, 后對原有的氣相色譜儀和熱解吸儀進(jìn)行設(shè)備改造。
選取上??苿?chuàng)的HL800型二次熱解吸儀和GC900氣相色譜儀, 其直接進(jìn)樣系統(tǒng), 采用吸附管不移動, 移動的是熱解吸裝置, 即把吸附管固定在一個通往色譜儀氣化室的管路上, 解吸時迅速將熱解吸裝置上推套住吸附管, 以六通閥控制解吸樣品的氣流方向, 后載氣將吸附管中解吸出來的氣體樣品直接送進(jìn)氣相色譜儀的毛細(xì)柱進(jìn)行分析, 避免手工進(jìn)樣方式產(chǎn)生的樣品流失而導(dǎo)致常常檢測不到污染物、譜圖峰值很小的情況, 使檢測的度得到很大提高。而且樣品沒有被稀釋, 檢測的靈敏度就比手工進(jìn)樣方法提高了百倍。
(2) 檢測方法的優(yōu)化
采用分離性能較好的SE-30 50mm×0.53mm×(1~5)μm 大口徑毛細(xì)柱, 用不分流進(jìn)樣。由于這種方式進(jìn)樣所有的樣品都進(jìn)入了毛細(xì)柱, 非常適用于痕量分析及復(fù)雜組分的分析, 經(jīng)上百次的試驗證明其有很好的定量精度和度。在試驗中還總結(jié)出: 由于沒有分流系統(tǒng), 進(jìn)樣后沒有對氣化室進(jìn)行載氣吹掃, 為減少初始譜帶的擴展, 載氣一般應(yīng)采用10~25mL/min 的高流速; 大口徑毛細(xì)柱不可插入氣化室太深, 避免柱頭與氣化室形成的死角成為分析時鬼峰的根源。
為解決標(biāo)樣的取樣問題, 在儀器上配置一套標(biāo)樣氣化定標(biāo)系統(tǒng): 增加一個可控溫的氣化室及一路可調(diào)流量的載氣, 標(biāo)準(zhǔn)系列樣品管采集標(biāo)準(zhǔn)樣品時, 將樣品管裝在氣化室的出口, 管的另一端放空, 將液體標(biāo)準(zhǔn)樣品用微量注射器注入250℃ 氣化室, 高純氮以100ml/min 的流速將氣化后的標(biāo)樣經(jīng)氣化室出口吹入樣品管, 不同的標(biāo)準(zhǔn)液體濃度重復(fù)上述方法分別采集, 由此制作標(biāo)準(zhǔn)系列。再分別將標(biāo)準(zhǔn)系列樣品管用熱解吸分析方法進(jìn)行熱解吸直接進(jìn)樣的氣相色譜法分析, 以保留時間定性、峰面積定量, 對同一保留時間即同一組分的物質(zhì), 根據(jù)不同的濃度對應(yīng)不同的峰面積繪制濃度- 面積標(biāo)準(zhǔn)曲線, 由此制作出九種組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線。由于現(xiàn)場采樣時吸附管吸附的是氣樣, 我們在制作標(biāo)準(zhǔn)系列時采用了氣化液體標(biāo)準(zhǔn)樣品再由吸附管吸附, 從而使標(biāo)準(zhǔn)曲線制作上從樣品的采集到分析都模擬了實際樣品, 檢測的度相應(yīng)就得到很大的提高。
我們利用新改造的整套設(shè)備和檢測方法, 通過重復(fù)進(jìn)相同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品, 得出其響應(yīng)的一系列峰面積數(shù)據(jù), 對各組分的峰面積數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計, 測試其重復(fù)性精度, 后得出各組分以峰面積計算的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.2%~4.6% 之間, 滿足標(biāo)準(zhǔn)所述不過10%的要求; 連續(xù)多次進(jìn)5μg的標(biāo)準(zhǔn)樣品, 分別得到不同的峰面積響應(yīng)值來評價小檢測限為2.5 ×10-8mg, 遠(yuǎn)比標(biāo)準(zhǔn)要求的檢測下限5 ×10-6mg 低; 利用新改造的整套設(shè)備和檢測方法, 2006 年10 月我站參加了國家認(rèn)可委在范圍內(nèi)組織的CNAL T0315 室內(nèi)環(huán)境污染檢測國家能力驗證, 所參加測試的苯、甲苯、十一烷三個指標(biāo)6 個項目結(jié)果全部符合要求, 試驗室間Z 比分?jǐn)?shù)分別為0.00 、- 0.58 、0.17 , 為滿意結(jié)果。由此證明, 新的儀器設(shè)備和檢測方法具有較高的度。
3 結(jié)語
用熱解吸直接進(jìn)樣系統(tǒng)配置在柱箱程序升溫的重復(fù)性及控溫精度好的氣相色譜儀上,并采用分離性能較好的大口徑毛細(xì)柱,不分流進(jìn)樣, 并配置一套標(biāo)樣氣化定標(biāo)系統(tǒng), 能解于復(fù)雜組分采用小口徑毛細(xì)柱分流進(jìn)樣法難做好定量重復(fù)性的缺陷,有效地解決了標(biāo)樣取樣的問題,使室內(nèi)空氣中TVOC檢測的度、靈敏度及定量重復(fù)性得到相當(dāng)大的提高。