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室内空气中总挥发性有机物的气相色谱检测方法(二)

2020.3.14
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

式中:

Ci——空气样品中i 组分含量,mg /m3;

mi——被测样品中i 组分的量,μg;

m0——室外空气空白样品中i组分含量,μg;

V0——标准状态下的采样体积,L。

K.2.7.3 应按以下计算空气样品中总挥发性有机化合物(TVOC)的含量:

式中:

TVOC——标准状态下空气样品中总挥发性有机化合物(TVOC)的含量(mg/m3)。

注:当与挥发性有机化合物有相同或几乎相同的保留时间的组分干扰测定时,宜通过选择适当的气相色谱柱,或通过用更严格地选择吸收管和调节分析系统的条件,将干扰减到最低。

K.3 光离子化气相色谱法

K.3.1 相关标准与依据

本方法主要参考GB/T 18883室内空气质量标准》,并参照美国环境保护局EPA21《挥发性有机化合物泄漏的测定》而制订。

K.3.2 原理

将空气样品直接注入光离子化气体分析仪,样品由色谱柱分离后进入离子化室,在真空紫外光子的轰击下,将TVOC电离成正负离子。测量离子电流的大小,就可确定TVOC的含量,根据色谱柱的保留时间对TVOC定性。

K.3.3 测定范围

以苯为标准物质,苯的检出限为:5μg/m3,浓度测定范围为:5μg/m3~350mg/m3(进样1mL)。

K.3.4 试剂和材料

K.3.4.1 苯:分析纯;

K.3.4.2 5A分子筛:φ2.8 ~φ4.5mm,用于净化载气;

K.3.4.3 椰子壳活性炭:20 ~ 40目,用于净化载气;

K.3.4.4 高纯氮气:99.999%;

K.3.4.5 压缩空气:钢瓶空气;

K.3.4.6 苯储备气(1000mg/m3)的制备

将配气体积按4.7.7换算成标准状态下的配气体积。

在20℃,一个大气压下(苯在20℃下密度为0.878g/mL),用5μL注射器准确抽取1.06μL液体苯,注入装有1L高纯氮气的注射器中,并混合均匀,制成苯储备气。该标准气所含苯的浓度为:

K.3.4.7 标准混合气体(1000μg/m3)的制备

根据苯储备气的制备方法,先按上述公式计算出TVOC中已鉴定各物质的取样量,然后按取样量分别抽取液体苯和已鉴定各物质,注入装有1L高纯氮气的气袋中,并混合均匀,配制成浓度均为1000mg/m3的苯和已鉴定物质的混合气体。再抽取1mL混合气体,注入另一装有1L高纯氮气的气袋中,并混合均匀,制成浓度均为1000μg/m3的苯和已鉴定物质的标准混合气体。

K.3.5 仪器和设备

K.3.5.1 光离子化气相色谱仪;

K.3.5.2 色谱柱:28%角鲨烷(80% Chromsorb P),尺寸:5m ×Φ3mm,聚四氟乙烯填充柱,柱温:50℃;

K.3.5.3 气袋:1L,Tedlar或铝-聚酯薄膜采样袋;

K.3.5.4 微量进样器:5μL、100μL,经校正;

K.3.5.5 注射器:1mL,经校正;

K.3.5.6 转子流量计:0~60 mL/min,经校正;

K.3.5.7 经校正的温湿度计;

K.3.5.8 经校正的气压表。

K.3.6 采样和样品保存

用采样气袋,抽取现场空气冲洗3次,采气1L,密封进气口,带回实验室分析,也可以将仪器带到现场分析。空气中TVOC的浓度在μg/m3量级的样品保存时间不超过24h。

K.3.7 分析步骤

K.3.7.1 分析条件

K.3.7.1.1 环境要求

除特殊规定外,试验场所的环境条件如下:

环境温度:10℃~35℃;

相对湿度:≤85%RH;

气压: 86 ~106kPa;

K.3.7.1.2 载气

普通钢瓶压缩空气,柱前压0.3MPa;

载气流速:最佳流速15mL/min左右,用转子流量计在出气口监测流量。

K.3.7.2 仪器的启动

按仪器说明书启动仪器,一般情况下预热30min后检测。

K.3.7.3 标准曲线的绘制

K.3.7.3.1 绘制标准曲线

外标法:苯标准气体系列配制见下表:

苯标准气体浓度

(mg/m3)苯储备气(103mg/m3)取样量

(mL)用高纯氮气定容后体积

(L)

111

0.80.81

0.50.51

0.30.31

0.1100μL1

分别抽取上述浓度的苯标准气体各1mL进样,测量保留时间及峰高(峰面积)。每个浓度重复3次,取其中两次峰高(峰面积)接近者的平均值。分别以苯的浓度为横坐标,峰高(峰面积)平均值为纵坐标,绘制标准曲线。

K.3.7.3.2 相对校正因子的计算(相对于苯)

采用外标法,测定TVOC中已鉴定化合物的相对校正因子。准确抽取1mL标准混合气体(浓度见K.3.4.7)进样,测量保留时间及峰高(峰面积)。重复进样3次,取其中两次峰高(峰面积)相近者的平均值,计算各物质的相对校正因子:

式中:

fi——待测物质的相对校正因子和测定计算因子。

K.3.7.4 样品定性和定量分析

在相同的色谱条件下,从采样气袋中准确抽取被测样气1mL进样。与标准图谱对比定性,峰高(峰面积)(或峰面积)定量,每个样品重复3次分析,取其中两次峰高(峰面积)接近者的平均值。

K.3.8 结果计算

K.3.8.1 对谱图中的所有物质进行分析。

K.3.8.2 根据苯标准曲线及各物质的相对校正因子,对尽可能多的物质定量,然后将物质的名称和浓度一同列出。

K.3.8.3 计算已鉴定和定量的物质的浓度Ci:

式中:

Cid——已鉴定化合物i的浓度,mg/m3;

fi——组分i的相对校正因子(相对于苯,由K.3.7.3.2可得);

Ci——已鉴定化合物在标准曲线上的浓度,mg/m3。

K.3.8.4 在标准曲线上直接计算未鉴定物质的浓度Cun(假设相对校正因子为1):

K.3.8.5 TVOC浓度的计算公式为:

式中:

CTVOC——TVOC浓度,mg/m3。

K.3.9 线性范围、精密度和准确度

线性范围105,精密度取决于进样误差(小于5%);准确度取决于标准气的不确定度(小于2%)和仪器的稳定性(小于1%)。

K.3.10 干扰和排除

采用椰子壳活性炭和5A分子筛排除、净化了载气中的污染物,降低了背景,提高了灵敏度,消除了样品电离电位高于10.6eV的化学物质干扰;加之采用了气相色谱分离技术,选择合适的色谱分离条件,可以消除样品中其它有机杂质气体对被测物质的干扰。

K.4 光离子化总量直接检测法

K.4.1 原理

将空气样品直接注入光离子化气体分析仪,样品采样泵直接吸入后进入离子化室,在真空紫外光子(VUV)的轰击下,将TVOC电离成正负离子。测量离子电流的大小,就可确定TVOC的含量。

K.4.2 测定范围

以苯为标准物质,苯的检出限为:5μg/m3,测定范围为:5μg/m3~350mg/m3(进样1mL)。

K.4.3 试剂和材料

K.4.3.1 苯:分析纯;

K.4.3.2 椰子壳活性炭:20~40目,用于净化零空气;

K.4.3.3 高纯氮气:99.999%;

K.4.3.4 苯标准气体的制备

将配气体积按4.7.7换算成标准状态下的配气体积。

在20℃,一个大气压下(苯在20℃下密度为0.878g/mL),用5μL微量注射器准确取1.06μL液体苯,注入装有1L高纯氮气的气袋中,并混合均匀,制成苯标准气。该标准气所含苯的浓度为:

准确抽取1mL苯储备气(103mg/m3),再注入充有1L高纯氮气的气袋中,并混合均匀,制备成为1mg/m3的苯标准气体。

K.4.4 仪器和设备

K.4.4.1 光离子化气体分析仪;

K.4.4.2 气袋:1L,Tedlar或铝-聚酯薄膜采样袋;

K.4.4.3 微量进样器:1μL、5μL,经校正;

K.4.4.4 注射器:1mL,经校正;

K.4.4.5 转子流量计:0~1 L/min,经校正;

K.4.4.6 经校正的温湿度计;

K.4.4.7 经校正的气压表。

K.4.5 采样和样品保存

将仪器带到现场分析空气中的TVOC。

K.4.6 分析步骤

K.4.6.1 分析条件

K.4.6.1.1 环境要求

除特殊规定外,试验场所的环境条件如下:

环境温度:10℃~35℃;

相对湿度:≤85%RH;

大 气 压:86 ~106kPa。

K.4.6.1.2 采样泵的流速

流速应大于等于400mL/min,用转子流量计在出气口监测流量。

K.4.6.2 仪器的启动

按仪器操作说明书启动仪器进行检测。

K.4.6.3 仪器的校正

用1mg/m3苯标准气体对仪器进行校正。重复3次,取其中两次数值接近者的平均值。

K.4.6.4 样品的定量分析

在相同的分析条件下,对样品进行定量分析。仪器内置的吸气泵将样品从TVOC进样口吸入,由光离子化检测器直接进行检测。

K.4.7 结果计算

样品中待测组分浓度的计算:

式中:

CTVOC——样品中组分TVOC的浓度,mg/m3;

hTVOC——样品峰高(峰面积)的平均值;

C苯——苯浓度,mg/m3;

h苯——苯峰高(峰面积)。

K.4.8 方法特性

准确度取决于标准气的不确定度(小于2%)和仪器的稳定性(小于1%)。


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