VOCs標準吸附管制備及性能測試研究

周澤義，馬淑麗，王哲

(中國計量科學研究院，北京 100013 )

VOCs標準吸附管制備及性能測試研究

周澤義，馬淑麗，王哲

(中國計量科學研究院，北京 100013 )

采用多組分揮發(fā)性有機物（VOCs）擴散管（滲透管）標準氣體和不銹鋼吸附管通過多組分動態(tài)配氣裝置(ISO 6145)和氣體定量吸收系統(tǒng)制備標準吸附管，通過試驗證明，該標準吸附管有很好的一致性和線性。通過穩(wěn)定性考察證明，用該方法制備的標準吸附管，在密封條件下一年內各組分量值測定結果的相對標準偏差不大于1.5%（n=12）。制備的VOCs標準吸附管可以作為標準物質使用。

吸附管；揮發(fā)性有機物；標準物質；性能測試

通過吸附管采集空氣樣品，由帶有熱解析儀的氣相色譜儀GC-FID或色質聯(lián)用儀GC-MS對吸附管樣品進行解吸和定量分析，是被ISO（國際標準化組織）、WHO（世界衛(wèi)生組織）、US-EPA（美國環(huán)保部門）等權威機構普遍公認的方便準確的測定方法。筆者采用多組分揮發(fā)性有機物擴散管標準氣體和不銹鋼吸附管通過多組分動態(tài)配氣裝置和氣體定量吸收系統(tǒng)來制備標準吸附管，并對標準吸管進行分析測試，結果顯示制備的標準吸附管吸收率穩(wěn)定，一致性和線性均很好，可以作為國家標準物質使用。該標準吸附管對統(tǒng)一我國VOCs測量結果和測量量值可溯源性具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 吸附管標準物質的研制

VOCs吸附管標準物質研制技術路線見圖1。研制的吸附管實物圖和結構（主要采用US-EPA TO-17方法中規(guī)定的結構）示意圖如圖2所示，吸附劑為Tenax TA 和活性炭。

圖1 吸附管標準物質研制技術路線

使用前需要對制備的吸附管進行凈化：將高純氦氣或氬氣經過裝有活性炭、分子篩的凈化裝置，控制流量為30～60 mL／min進入吸附管，吸附管溫度控制在260℃左右，吹洗2～3 h后，停止加熱但繼續(xù)通入純氣使其冷卻，在通氣的條件下把吸附管卸下后，兩端用帶有聚四氟墊圈的金屬螺帽對封，并用鋁箔包起來，儲存在干凈、密閉的容器中備用。

圖2 吸附管實物圖和結構示意圖

1.2 標準吸附管分析方法

（1）分析儀器

熱解析儀：Tekmar 6000型，美國泰克瑪公司；

自動進樣熱解析儀：UNITY型，英國Markes公司；

氣相色譜儀：6890N型，美國Agilent公司；

氣相色譜－質譜聯(lián)用儀：5973N型，美國Agilent公司。

（2）色譜條件

色譜柱：VARIAN CP7426柱(50 m×0.32 mm，1.0 μm)；載氣：氦氣；流量：1.5 mL／min。

（3）標準吸附管分析

對正己烷、苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、對甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、正十一烷10組分標準吸附管進行分析，得到總離子色譜圖見圖3。

圖3 標準吸附管10組分總離子色譜圖

2 VOCs標準吸附管性能考察

2.1 吸收效率的測定

將兩根純化過的Tenax TA吸附管串連接入吸收系統(tǒng)中，分別用液體標準物質和氣體標準物質制備標準吸附管，再用熱解析儀聯(lián)用GC-FID對串連吸附管進行分析，由兩只串連管解析出的組分色譜峰面積比值計算吸收率。各組分吸附率見表1。

表1 Tenax TA 吸附管吸收率檢測結果

實驗表明除正己烷、苯以外，其它組分的吸收率能滿足實驗要求（＞90%）。對液體標樣而言，正己烷、苯的吸附管吸附劑的選擇需要進一步進行研究，液體標樣吸收率不理想的原因可能是液體標樣中溶劑的吸附效應抑制了組分的正常吸附。

2.2 一致性考察

用帶有熱解析儀的氣相色譜儀GC-FID測定一批同時制備的標準吸附管，得到各組分峰面積與采樣量的比值，由比值分析結果的相對標準偏差和平均值一致性t檢驗來判斷標準吸附管之間的一致性。分析結果見表2。

表2 標準吸附管一致性考察結果

由表2可知，各組分峰面積與采樣量比值的相對標準偏差均小于1.5%，平均值一致性t檢驗基本合格，說明各采樣點制備的標準吸附管一致性很好。

2.3 線性考察

對標準吸附管進行線性考察，通過改變采樣時間來改變吸附管中組分的采樣量并對其進行分析，得到各組分峰面積與采樣量，由采樣量和峰面積作圖，考察其線性,試驗結果見表3。

表3 各組分不同采樣時間的采樣量與色譜峰面積

以各組分峰面積（y)和采樣量(x)作圖得到相應的線性回歸方程和相關系數(shù)，見表4。由表4可知，多數(shù)組分相關系數(shù)的平方均在0.999以上，說明制備的標準吸附管的線性良好，能滿足日常使用。

2.4 穩(wěn)定性考察

將不同時間制備的12只標準吸附管，通過帶有熱解析儀的氣相色譜儀GC-FID或色質聯(lián)用儀GC-MS同時進行分析測定，計算各組分的峰面積和組分富集量之間的比值，由各比值的相對標準偏差來考察吸附管不同采樣時間的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性考察采樣方案見表5。

表5 標準吸附管穩(wěn)定性考察采樣方案

表6為不同時間制備的標準吸附管穩(wěn)定性考察結果。每次分析標準吸附管為12只，除第一次外，均為新舊管參半。結果表明，1年內各組分采樣量與峰面積比值分析結果的相對標準偏差不大于1.5%。說明研制的標準吸附管在兩端聚四氟墊及螺母封堵情況下1年內是穩(wěn)定的，可以作為標準物質使用。

表6 標準吸附管穩(wěn)定性（RSD)考察結果（n=12） %

3 結語

研究證明了由擴散管（滲透管）動態(tài)配氣方法獲得多組分揮發(fā)性有機物VOCs標準氣體，并通過定量吸收系統(tǒng)來制備標準吸附管是可行、有效、方便、準確的一種方法。制備的標準吸附管的一致性、線性和穩(wěn)定性均滿足要求。

［1］ISO 6145 Gas analysis-preparation of calibration gas mixtures—dynamic volumetric method［S］.

［2］Michael Holdren，Scott Danhof，Michael Grassi，etal.Development and evaluation of a thermoelectric cold trap for the gas chromatographic analysis of atmospheric compounds［J］.Analytical Chemistry，1998，70： 4 836-4 840.

［3］GB／T 18883-2003 室內空氣質量標準［S］.

［4］US-EPA TO-17 Determination of VOCs in ambient air using active sampling onto sorbent tubes［S］.

［5］全浩，韓永志.標準物質及其應用技術［M］.2版.北京：中國計量出版社，2003.

Preparation of Standard Sorbented Tube and Performance Determination

Zhou Zeyi， Ma Shuli， Wang Zhe
(National Institute of Metrology， Beijing 100013， China)

A method to prepare the standard absorb tubes with VOCs components was developed based on ISO 6145. The standard VOCs mixture gasses were generated by a dynamic volumetric diffusion or permeation method and a mass flow control pump complement system. Experiments indicated that the prepared standard absorb tubes had good repeatability and linearity. Stability experiment proved that the relative standard deviations of detection results of components were less than 1.5%(n=12). The VOCs standard absorb tubes can be used as standard material.

absorption tube; VOCs; performance determination; standard material

O659.2

A

1008-6145(2012)04-0004-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2012.04.001

聯(lián)系人：周澤義；E-mail： zhouzy@nim.ac.cn

2012-05-08