VOCs标准吸附管制备及性能测试研究

周泽义，马淑丽，王哲

(中国计量科学研究院，北京 100013 )

VOCs标准吸附管制备及性能测试研究

周泽义，马淑丽，王哲

(中国计量科学研究院，北京 100013 )

采用多组分挥发性有机物（VOCs）扩散管（渗透管）标准气体和不锈钢吸附管通过多组分动态配气装置(ISO 6145)和气体定量吸收系统制备标准吸附管，通过试验证明，该标准吸附管有很好的一致性和线性。通过稳定性考察证明，用该方法制备的标准吸附管，在密封条件下一年内各组分量值测定结果的相对标准偏差不大于1.5%（n=12）。制备的VOCs标准吸附管可以作为标准物质使用。

吸附管；挥发性有机物；标准物质；性能测试

通过吸附管采集空气样品，由带有热解析仪的气相色谱仪GC-FID或色质联用仪GC-MS对吸附管样品进行解吸和定量分析，是被ISO（国际标准化组织）、WHO（世界卫生组织）、US-EPA（美国环保部门）等权威机构普遍公认的方便准确的测定方法。笔者采用多组分挥发性有机物扩散管标准气体和不锈钢吸附管通过多组分动态配气装置和气体定量吸收系统来制备标准吸附管，并对标准吸管进行分析测试，结果显示制备的标准吸附管吸收率稳定，一致性和线性均很好，可以作为国家标准物质使用。该标准吸附管对统一我国VOCs测量结果和测量量值可溯源性具有重要意义。

1 实验部分

1.1 吸附管标准物质的研制

VOCs吸附管标准物质研制技术路线见图1。研制的吸附管实物图和结构（主要采用US-EPA TO-17方法中规定的结构）示意图如图2所示，吸附剂为Tenax TA 和活性炭。

图1 吸附管标准物质研制技术路线

使用前需要对制备的吸附管进行净化：将高纯氦气或氩气经过装有活性炭、分子筛的净化装置，控制流量为30～60 mL／min进入吸附管，吸附管温度控制在260℃左右，吹洗2～3 h后，停止加热但继续通入纯气使其冷却，在通气的条件下把吸附管卸下后，两端用带有聚四氟垫圈的金属螺帽对封，并用铝箔包起来，储存在干净、密闭的容器中备用。

图2 吸附管实物图和结构示意图

1.2 标准吸附管分析方法

（1）分析仪器

热解析仪：Tekmar 6000型，美国泰克玛公司；

自动进样热解析仪：UNITY型，英国Markes公司；

气相色谱仪：6890N型，美国Agilent公司；

气相色谱－质谱联用仪：5973N型，美国Agilent公司。

（2）色谱条件

色谱柱：VARIAN CP7426柱(50 m×0.32 mm，1.0 μm)；载气：氦气；流量：1.5 mL／min。

（3）标准吸附管分析

对正己烷、苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、对甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、正十一烷10组分标准吸附管进行分析，得到总离子色谱图见图3。

图3 标准吸附管10组分总离子色谱图

2 VOCs标准吸附管性能考察

2.1 吸收效率的测定

将两根纯化过的Tenax TA吸附管串连接入吸收系统中，分别用液体标准物质和气体标准物质制备标准吸附管，再用热解析仪联用GC-FID对串连吸附管进行分析，由两只串连管解析出的组分色谱峰面积比值计算吸收率。各组分吸附率见表1。

表1 Tenax TA 吸附管吸收率检测结果

实验表明除正己烷、苯以外，其它组分的吸收率能满足实验要求（＞90%）。对液体标样而言，正己烷、苯的吸附管吸附剂的选择需要进一步进行研究，液体标样吸收率不理想的原因可能是液体标样中溶剂的吸附效应抑制了组分的正常吸附。

2.2 一致性考察

用带有热解析仪的气相色谱仪GC-FID测定一批同时制备的标准吸附管，得到各组分峰面积与采样量的比值，由比值分析结果的相对标准偏差和平均值一致性t检验来判断标准吸附管之间的一致性。分析结果见表2。

表2 标准吸附管一致性考察结果

由表2可知，各组分峰面积与采样量比值的相对标准偏差均小于1.5%，平均值一致性t检验基本合格，说明各采样点制备的标准吸附管一致性很好。

2.3 线性考察

对标准吸附管进行线性考察，通过改变采样时间来改变吸附管中组分的采样量并对其进行分析，得到各组分峰面积与采样量，由采样量和峰面积作图，考察其线性,试验结果见表3。

表3 各组分不同采样时间的采样量与色谱峰面积

以各组分峰面积（y)和采样量(x)作图得到相应的线性回归方程和相关系数，见表4。由表4可知，多数组分相关系数的平方均在0.999以上，说明制备的标准吸附管的线性良好，能满足日常使用。

2.4 稳定性考察

将不同时间制备的12只标准吸附管，通过带有热解析仪的气相色谱仪GC-FID或色质联用仪GC-MS同时进行分析测定，计算各组分的峰面积和组分富集量之间的比值，由各比值的相对标准偏差来考察吸附管不同采样时间的稳定性。稳定性考察采样方案见表5。

表5 标准吸附管稳定性考察采样方案

表6为不同时间制备的标准吸附管稳定性考察结果。每次分析标准吸附管为12只，除第一次外，均为新旧管参半。结果表明，1年内各组分采样量与峰面积比值分析结果的相对标准偏差不大于1.5%。说明研制的标准吸附管在两端聚四氟垫及螺母封堵情况下1年内是稳定的，可以作为标准物质使用。

表6 标准吸附管稳定性（RSD)考察结果（n=12） %

3 结语

研究证明了由扩散管（渗透管）动态配气方法获得多组分挥发性有机物VOCs标准气体，并通过定量吸收系统来制备标准吸附管是可行、有效、方便、准确的一种方法。制备的标准吸附管的一致性、线性和稳定性均满足要求。

［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.

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

［5］全浩，韩永志.标准物质及其应用技术［M］.2版.北京：中国计量出版社，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

联系人：周泽义；E-mail： zhouzy@nim.ac.cn

2012-05-08