论文部分内容阅读
【摘要】根据GB50325-2010规范研究民用建筑室内环境污染物TVOC的测定方法中采样体积；热解析仪参数设置；Tenax-TA管内吸附剂等几种因素对其影响；方法采用气相色谱法对室内环境污染物TVOC浓度做定量鉴别。
【关键词】 TVOC；采样体积； 条件参数设置；Tenax-TA吸附剂；影响
室内空气污染严重影响人们的生活质量，与室内空气污染有直接关系的各种疾病也越来越使人们关注室内环境这个话题，在民用建筑工程室内环境污染检测中TVOC是指在色谱分析分析法中所测得的进去空气中挥发性有机化合物的总量，考虑到空气中挥发性有机化合物品种繁多，不可能一一定性，在GB50235-2010中选择了标准以建筑材料和装修材料中时常出现的有机化合物作为识别组分主要包括苯、甲苯、对（间）二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯、乙酸丁酯、十一烷作为计量溯源依据（在规范规定的检测条件下，未识别组分以甲苯计），检测方法是气相色谱分析法，试验研究了几种因素对TVOC测定的影响。
1试验
1.1仪器、设备
气相色谱仪Agilent7820A型(双FID检测器);Agilent色谱工作站;
解析仪：AutoTDS-Ⅱ型双通道热解析仪（北京踏实科贸有限公司）
北分色谱F-506吸附老化箱（北京京仪海福尔自动化仪表有限公司）
恒流采样器：ZC-QL便携式恒流采样器（浙江恒达仪器仪表有限公司）
流量计：TH-ZMS智能电子皂膜流量计（武汉市天虹智能仪表厂）
空气阻力计（0~25Kpa）
高纯氢发生器GH-500(北京中兴汇利科技发展有限公司)
GPI-2气体净化器（福立仪器）
TVOC采样管（内装200mg粒径0.18~0.25mmTenax-TA吸附剂的不锈钢管，北京市劳动保护科学研究所科技发展有限公司）
TVOC标准样品（10ug/ml; 100ug/ml;1000ug/ml 环境保护部标准样品研究所）
1.2 色谱参数与热解析仪参数
1.2.1色谱条件：
色谱柱：
前： TVOC（交联）320℃50m*0.32mm*3.0um
后： SE-30（交联） 320℃50m*0.32mm*3.0um
升温程序：初始温度为50℃，保持10min,升温速率5℃/min,温度升至250℃，保持2min.
分流比1：10
载气流速为20ml/min
1.2.2热解析条件参数：
解析1min;进样3min;反吹10min；解析温度300℃，管路80℃
1.3色谱分析方法
采用热解析直接进样的气相色谱法，将Tenax-TA吸附管置于热解析直接进样装置中，经温度范围为280℃~300℃充分解析后，使解析气体直接由进样阀快速进入气相色谱仪进行色譜分析，以保留时间定性、以峰面积定量。
2.检测工作中发现几种因素对TVOC的影响
试验主要是从采样体积、气相色谱仪的设置参数、热解析仪的设置参数、Tenax-TA管内吸附剂的热稳定性等对TVOC测定的影响。
2.1采样体积的影响
由于Tenax-TA管内吸附剂粒度小、填充密度大，气流通过时遇到的阻力比较大，现场采样时接入吸附管后流量有明显降低的迹象，为解决这个问题在采样过程中使用恒流采样器保证空气采样过程中流量稳定，设置流量和采样时间，同时使用空气阻力计测试Tenax-TA管当流量在0.5L/min时，能克服5kPa~10kPa的阻力，并且用皂膜流量计校准系统流量。在日常检测工作中要时常要空气阻力计来测试Tenax-TA管，避免出现由于反复、过度使用同一支吸附管而造成的采样体积的偏差。对采样流速和穿透体积的经过多次试验发现：流速过高，穿透体积减少，流速过低不容易控制稳定。试验中采用Tenax吸附管的流速0.50L/min。
2.2气相色谱仪条件参数的影响
气相色谱条件参数的设置直接影响测定的结果。本实验室采用了TVOC混合标准物质系列10ug/ml; 100ug/ml;1000ug/ml（环境保护部标准样品研究所）抽取一定量的体积直接进样。经多次试验数据分析：分流比、载气流速、初始温度和升温速率对试验结果均有不同程度的影响。初始温度过高的话溶剂峰拖尾和苯峰分离不好；载气流速过大的话，对（间）二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯等组分峰分离不开，直接影响样品的分析结果；升温速率过快，样品峰的基线飘忽不定，以致无法准确积分。本实验室使用的气相色谱仪Agilent7820A型(双FID检测器)和SE-30（交联）（320℃50m*0.32mm*3.0um）通过标准样品气相进样最终确定以下色谱条件：分流比1：10；载气流速为20ml/min；升温程序：初始温度为50℃，保持10min,升温速率5℃/min,温度升至250℃，保持2min.下面为该条件下做出0.1ug的前后检测器的气相标准样品谱图。图一为气相色谱仪7820A前检测器的谱图；图二为气相色谱仪7820A后检测器的谱图。
2.3热解析仪参数的影响
2.3.1 热解吸温度：解吸温度要高于欲解吸化合物沸点20℃以上，吸附剂的热稳定性限制了高沸点化合物热解吸，在高温下吸附剂表面活性可能造成吸附物的分解。热解析温度不够高的话，对样品峰解析不完全，解析温度过高的话容易使Tenax-TA管内的吸附剂热稳定性变差，使管的本底值升高从而影响样品的准确分析。
2.3.2热解吸体积：根据穿透体积数据，解吸体积要大于完全解吸体积。温度与体积是相互影响的。
2.3.3热解吸流量： 解吸流量和解吸时间与解吸体积有关，解吸流量不宜太快（本实验采取60ml/min），否则增加解吸体积。
2.3.4热解吸样品稳定性：高温下可能有的组分不稳定。造成分析过程中固定的保留时间出现峰面积很大的未知峰，从而影响样品的准确分析。
经试验确定解析仪的参数为：解析1min，进样3min,解析温度为300℃，管路80℃。
2.4Tenax-TA管内吸附剂的影响
现在室内环境检测中用来采集TVOC的吸附管中大多数都是Tenax TA 填料，Tenax TA 具有以下性质：(是2,6二苯基对苯醚) 疏水性强，表面积较小，密度为0.25g/cm3。适用范围广，可采集中等沸点以上（BP 80-250℃）脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醇、醛酮等化合物：烃类（C6- C17 BP 80-280℃）；醇（C5-C12 BP 140-250℃）；醛酮（C4-C9 BP 80-200℃）；酯类（乙酸丙酯-乙酸己酯BP 100-150℃）芳烃（苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、联苯、萜类 BP 80-250℃）；卤代烃（四氯化碳、溴仿 三氯乙烷 二氯丙烷以上、氯苯、二氯苯等BP 70-200℃）。由于吸附剂的本底值直接影响测定的检测下限，吸附剂装入采样管后，使用前应通氮气加热活化，活化温度应高于解析温度，活化时间不少于30min，活化至无杂质峰为止，以降低本底值。活化后用空气阻力计测试吸附管在0.5L/min时，阻力符合5kPa~10kPa之间。每批采样管经净化处理后，必须检查本底值，合格后方可用来采样 。净化处理后的采样管，贮存时间不宜过长，因为即使密封条件下，外界空气中污染物也会缓慢扩散进去，Tenax树脂在放置过程，受热、光的作用或者与空气中氧、臭氧、氧化氮反应可能会有微量的氧化和分解，使本底值增高。所以热解析仪设置解析温度时要在满足把所有样品完全解析的情况下尽可能的低。
3.结论
利用气相色谱法检测民用建筑室内污染物TVOC时，影响因素很多，采样体积、色谱仪和热解析仪的条件参数设置、Tenax管中的吸附剂等都会影响试验结果，所以在实际的检测工作中要注意加强对这几方面的控制。
参考文献：
【1】民用建筑工程室内环境污染控制规范GB50325-2010，中国计划出版社，2011。
【2】王喜元主编，民用建筑工程室内环境污染控制规范辅导教材（第二版），中国计划出版社，2006。
【3】王立等编，色谱技术丛书——色谱分析样品处理，化学工业出版社，2001。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】 TVOC；采样体积； 条件参数设置；Tenax-TA吸附剂；影响
室内空气污染严重影响人们的生活质量，与室内空气污染有直接关系的各种疾病也越来越使人们关注室内环境这个话题，在民用建筑工程室内环境污染检测中TVOC是指在色谱分析分析法中所测得的进去空气中挥发性有机化合物的总量，考虑到空气中挥发性有机化合物品种繁多，不可能一一定性，在GB50235-2010中选择了标准以建筑材料和装修材料中时常出现的有机化合物作为识别组分主要包括苯、甲苯、对（间）二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯、乙酸丁酯、十一烷作为计量溯源依据（在规范规定的检测条件下，未识别组分以甲苯计），检测方法是气相色谱分析法，试验研究了几种因素对TVOC测定的影响。
1试验
1.1仪器、设备
气相色谱仪Agilent7820A型(双FID检测器);Agilent色谱工作站;
解析仪：AutoTDS-Ⅱ型双通道热解析仪（北京踏实科贸有限公司）
北分色谱F-506吸附老化箱（北京京仪海福尔自动化仪表有限公司）
恒流采样器：ZC-QL便携式恒流采样器（浙江恒达仪器仪表有限公司）
流量计：TH-ZMS智能电子皂膜流量计（武汉市天虹智能仪表厂）
空气阻力计（0~25Kpa）
高纯氢发生器GH-500(北京中兴汇利科技发展有限公司)
GPI-2气体净化器（福立仪器）
TVOC采样管（内装200mg粒径0.18~0.25mmTenax-TA吸附剂的不锈钢管，北京市劳动保护科学研究所科技发展有限公司）
TVOC标准样品（10ug/ml; 100ug/ml;1000ug/ml 环境保护部标准样品研究所）
1.2 色谱参数与热解析仪参数
1.2.1色谱条件：
色谱柱：
前： TVOC（交联）320℃50m*0.32mm*3.0um
后： SE-30（交联） 320℃50m*0.32mm*3.0um
升温程序：初始温度为50℃，保持10min,升温速率5℃/min,温度升至250℃，保持2min.
分流比1：10
载气流速为20ml/min
1.2.2热解析条件参数：
解析1min;进样3min;反吹10min；解析温度300℃，管路80℃
1.3色谱分析方法
采用热解析直接进样的气相色谱法，将Tenax-TA吸附管置于热解析直接进样装置中，经温度范围为280℃~300℃充分解析后，使解析气体直接由进样阀快速进入气相色谱仪进行色譜分析，以保留时间定性、以峰面积定量。
2.检测工作中发现几种因素对TVOC的影响
试验主要是从采样体积、气相色谱仪的设置参数、热解析仪的设置参数、Tenax-TA管内吸附剂的热稳定性等对TVOC测定的影响。
2.1采样体积的影响
由于Tenax-TA管内吸附剂粒度小、填充密度大，气流通过时遇到的阻力比较大，现场采样时接入吸附管后流量有明显降低的迹象，为解决这个问题在采样过程中使用恒流采样器保证空气采样过程中流量稳定，设置流量和采样时间，同时使用空气阻力计测试Tenax-TA管当流量在0.5L/min时，能克服5kPa~10kPa的阻力，并且用皂膜流量计校准系统流量。在日常检测工作中要时常要空气阻力计来测试Tenax-TA管，避免出现由于反复、过度使用同一支吸附管而造成的采样体积的偏差。对采样流速和穿透体积的经过多次试验发现：流速过高，穿透体积减少，流速过低不容易控制稳定。试验中采用Tenax吸附管的流速0.50L/min。
2.2气相色谱仪条件参数的影响
气相色谱条件参数的设置直接影响测定的结果。本实验室采用了TVOC混合标准物质系列10ug/ml; 100ug/ml;1000ug/ml（环境保护部标准样品研究所）抽取一定量的体积直接进样。经多次试验数据分析：分流比、载气流速、初始温度和升温速率对试验结果均有不同程度的影响。初始温度过高的话溶剂峰拖尾和苯峰分离不好；载气流速过大的话，对（间）二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯等组分峰分离不开，直接影响样品的分析结果；升温速率过快，样品峰的基线飘忽不定，以致无法准确积分。本实验室使用的气相色谱仪Agilent7820A型(双FID检测器)和SE-30（交联）（320℃50m*0.32mm*3.0um）通过标准样品气相进样最终确定以下色谱条件：分流比1：10；载气流速为20ml/min；升温程序：初始温度为50℃，保持10min,升温速率5℃/min,温度升至250℃，保持2min.下面为该条件下做出0.1ug的前后检测器的气相标准样品谱图。图一为气相色谱仪7820A前检测器的谱图；图二为气相色谱仪7820A后检测器的谱图。
2.3热解析仪参数的影响
2.3.1 热解吸温度：解吸温度要高于欲解吸化合物沸点20℃以上，吸附剂的热稳定性限制了高沸点化合物热解吸，在高温下吸附剂表面活性可能造成吸附物的分解。热解析温度不够高的话，对样品峰解析不完全，解析温度过高的话容易使Tenax-TA管内的吸附剂热稳定性变差，使管的本底值升高从而影响样品的准确分析。
2.3.2热解吸体积：根据穿透体积数据，解吸体积要大于完全解吸体积。温度与体积是相互影响的。
2.3.3热解吸流量： 解吸流量和解吸时间与解吸体积有关，解吸流量不宜太快（本实验采取60ml/min），否则增加解吸体积。
2.3.4热解吸样品稳定性：高温下可能有的组分不稳定。造成分析过程中固定的保留时间出现峰面积很大的未知峰，从而影响样品的准确分析。
经试验确定解析仪的参数为：解析1min，进样3min,解析温度为300℃，管路80℃。
2.4Tenax-TA管内吸附剂的影响
现在室内环境检测中用来采集TVOC的吸附管中大多数都是Tenax TA 填料，Tenax TA 具有以下性质：(是2,6二苯基对苯醚) 疏水性强，表面积较小，密度为0.25g/cm3。适用范围广，可采集中等沸点以上（BP 80-250℃）脂肪烃、芳香烃、卤代烃、醇、醛酮等化合物：烃类（C6- C17 BP 80-280℃）；醇（C5-C12 BP 140-250℃）；醛酮（C4-C9 BP 80-200℃）；酯类（乙酸丙酯-乙酸己酯BP 100-150℃）芳烃（苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、联苯、萜类 BP 80-250℃）；卤代烃（四氯化碳、溴仿 三氯乙烷 二氯丙烷以上、氯苯、二氯苯等BP 70-200℃）。由于吸附剂的本底值直接影响测定的检测下限，吸附剂装入采样管后，使用前应通氮气加热活化，活化温度应高于解析温度，活化时间不少于30min，活化至无杂质峰为止，以降低本底值。活化后用空气阻力计测试吸附管在0.5L/min时，阻力符合5kPa~10kPa之间。每批采样管经净化处理后，必须检查本底值，合格后方可用来采样 。净化处理后的采样管，贮存时间不宜过长，因为即使密封条件下，外界空气中污染物也会缓慢扩散进去，Tenax树脂在放置过程，受热、光的作用或者与空气中氧、臭氧、氧化氮反应可能会有微量的氧化和分解，使本底值增高。所以热解析仪设置解析温度时要在满足把所有样品完全解析的情况下尽可能的低。
3.结论
利用气相色谱法检测民用建筑室内污染物TVOC时，影响因素很多，采样体积、色谱仪和热解析仪的条件参数设置、Tenax管中的吸附剂等都会影响试验结果，所以在实际的检测工作中要注意加强对这几方面的控制。
参考文献：
【1】民用建筑工程室内环境污染控制规范GB50325-2010，中国计划出版社，2011。
【2】王喜元主编，民用建筑工程室内环境污染控制规范辅导教材（第二版），中国计划出版社，2006。
【3】王立等编，色谱技术丛书——色谱分析样品处理，化学工业出版社，2001。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。