基于纺织品及皮革中VOC的方法标准现状,下面以GB/T 24281和PV 3341中的内容为依据,对纺织品及皮革中VOC的检测过程进行分别介绍。需要说明的是,所测定的VOC均是在规定的温度和时间条件下进行的,反映的是该条件下样品中挥发物的总量,即所谓的TVOC(Total Volatile Organic Compounds)。
1. 纺织品中VOC的测定
GB/T 24281中所测定的VOC,是指在给定检测条件下所收集到的各种有机挥发物的总和。给定的检测条件为:以固相微萃取(SPME)装置(如Carboxen/PDMS)捕集、热解吸、非极性毛细管色谱柱(如DB-1ms)分离、质谱检测器检测(MS/EI),保留时间在正己烷和正十六烷之间。可能被检测出的VOC信息列于表8-7中(约32种)。
表8-7 保留时间在正己烷和正十六烷之间的VOC
续表
(1)测试前的准备
① 空白试样的制备:选择成分相似的织物样品(如贴衬),剪取数块面积为100cm2的试样,在沸水中煮沸30min,再于120℃下干燥20min,冷却至室温;然后置于甲醇中,超声萃取30min,空气中晾干后,再于120℃下干燥20min,冷却至室温待用。
② 色谱仪器的准备:用甲醇对顶空采样仪的内壁与支架进行清洗并烘干,温度升至120℃后,将样品放于支架上并加盖密封,平衡60 min后,采用SPME萃取头萃取采样20min,然后将萃取的气体注入气相色谱仪中,进行GC-MS分析,并重复萃取进样,直至色谱图中无目标物和非稳定性干扰物质。
(2)标准工作曲线的绘制
将顶空采样仪温度升至120℃,然后放入两块空白试样于样品架上并加盖密封,分别移取甲苯、乙烯基环己烷、苯乙烯、4-苯基环己烷这4种标准工作溶液(用环戊烷配制),注入顶空采样仪内部,平衡60min后,采用SPME萃取头萃取采样20min,然后将萃取的气体注入气相色谱仪中,进行GC-MS分析。根据所加入的4种标准品质量和峰面积的对应关系,绘制标准工作曲线。为提高定量的准确性,可采用正辛烷或正庚烷作为内标物。
(3)试样的制备
从样品上剪取两块面积为100cm2的试样,准确称重后(精确至1mg),用铝箔密封备用。制样过程中,应采取适当措施以避免样品被油脂或环境中有机物污染。
(4)样品的测定
顶空采样仪温度升至120℃后,将两片试样叠放在支架上并加盖密封,平衡60 min后,采用SPME萃取头萃取采样20min,然后将萃取的气体注入气相色谱仪中,进行GC-MS分析。样品测定前,应进行空白试验。
(5)样品中VOC含量的计算
样品中挥发出的甲苯、乙烯基环己烷、苯乙烯、4-苯基环己烷的含量,基于各物质对应的标准工作曲线进行计算。若色谱图中出现除该4种物质外的其它VOC,则基于峰面积归一为甲苯的含量。检测结果可根据要求,采用面积浓度(mg/m2)或质量浓度(mg/kg)进行表示。
(6)色谱参数
如下色谱参数,可供实际试样分析过程参考。所得到的GC-MS色谱图如图8-1所示。
图8-1 VOC标准品的GC-MS色谱图
1—氯乙烯 2-1,3-丁二烯 3—丁酮 4—正己烷 5—苯 6—甲苯 7—乙烯基环己烯 8—乙基苯9—苯基乙炔、对二甲苯、间二甲苯 10—苯乙烯 11—邻二甲苯 12—异丙基苯 13—乙级甲苯14—n-丙基苯 15-2-乙基甲苯 16-1,3,5-三甲苯 17—乙烯基甲苯,α-苯丙烯18-1,2,4-三甲苯 19-1,2,3-三甲基苯 20-1-异丙基-3-甲基苯 1-异丙基-4-甲基苯21—茚 22-1-异丙基-2-甲基苯 23—n-丁基苯 24-1,2,4,5-四甲苯25-1,4-二异丙基苯 26-1,3-二异丙基苯 27—萘28-4-苯基环己烯 29—辛基苯 30—正十六烷
• SPME萃取头解吸条件:温度250℃,时间10 min;
• 毛细管色谱柱:DB-1ms(60m×0.25μm×0.25μm)或相当者;
• 进样方式:分流,分流比10∶1;
• 进样口温度:250℃;
• 载气:高纯氦,流速1.0 mL/min;
• 质量扫描范围:45~450(质荷比);
• 电离方式:EI/70 eV;
• 离子源温度:230℃;
• 四级杆温度:150℃;
• 升温程序:35℃保持5min,30℃/min升温至120℃保持1min,15℃/min升温至250℃保持15 min。
2. 皮革中VOC的测定(www.xing528.com)
皮革的材质成分复杂,且与纺织品差异明显,因此皮革中VOC的检测方法与纺织品不同。PV 3341中采用了顶空气相色谱法(HS-GC-FID),所测定的VOC为皮革试样在120℃下密封加热5h后的所有VOC,对VOC的种类未作限制。定量时,该标准将所有VOC按峰面积归一为丙酮含量,最后转化为每克样品含有的碳质量(μgC/g,1g丙酮中含有0.6204 g的碳)。
(1)样品的制备
取适量样品,剪碎至约4mm×4mm,置于装有无水CaCl2的干燥器中进行干燥预处理24h以上;称取2g试样(准确至1mg),装入体积为20mL的顶空瓶中并密封。
(2)气相色谱分析
将装有样品的顶空瓶放入已稳定的顶空仪(HS)中,在120℃加热5h,然后将顶空瓶内挥发出的气体吸出,注入到已稳定的气相色谱仪(GC)中进行测定,所得到的色谱图中每一个色谱峰代表一种VOC。
采用工作站软件统计色谱图中所有色谱峰的面积之和,然后根据丙酮标准工作曲线,计算VOC总量,单位以μgC/g表示。
(3)仪器参数
GC参数如下:
• 检测器:氢离子火焰检测器(FID);
• 毛细管色谱柱:DB-WAX(30m×0.25μm×1.4μm)或相当者;
• 进样方式:分流,分流比20∶1;
• 载气:高纯氮气,流速6 mL/min;
• 燃烧气:氢气,流量30 mL/min;
• 助燃气:空气,流量350 mL/min;
• 尾吹气:氮气,流量25 mL/min;
• 检测器温度:290℃;
• 进样口温度:200℃;
• 隔垫吹扫流量:3mL/min,0.75min后打开分流阀;
• 进样体积:10μL;
• 采样频率:20 Hz;
• 升温程序:50℃保持3min,12℃/min升温至200℃保持4min。
HS参数如下:
• 温度:120℃;
• 平衡时间:5 h ± 5 min;
• 载气:高纯氮气,流量为22~27 mL/min。
(4)标准工作曲线的绘制及样品中VOC含量的计算
用正丁醇配制丙酮浓度在1~100 mg/L的标准工作溶液,然后用微量进样器移取4μL标准液至20 mL顶空瓶中,加盖密封后,将顶空瓶置于顶空仪中,于120℃下加热1h,然后进行GC-FID分析。根据丙酮的加入量和其峰面积的对应关系,绘制标准工作曲线。
上述色谱条件下,得到的标准品(丙酮的正丁醇溶液)和典型皮革样品的色谱图如图8-2所示。
图8-2 丙酮标准品及典型皮革样品中VOC的HS-GC-FID色谱图
(a)丙酮标准品(b)皮革样品
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