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摘要：本文中，基于GB50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》附录G，对气相色谱升温程序进行了优化。改进后的升温程序，不但各组分分离良好、数据准确还提高了约1倍的试验能力，十分具有推广价值。
关键词：室内空气污染；TVOC检测方法；程序升温；优化改进
前言
近十年来，随着我国经济的发展，房地产一再升温，购房、居室装修已成为这一时代的热点话题，随之而来的便是不可避免的室内空气污染问题。据权威统计，当今我国每年因空气污染导致提前死亡的人数超过30万，这其中和人体接触时间最长的室内空气污染影响最大。现代人80 %以上的时间在室内度过，婴幼儿、老弱病残者在室内时间更长。因此，室内装饰装修材料、家具、家电等对室内环境造成的污染，已成为继煤烟污染和光化学烟雾污染之后的第三次污染室内空气污染物的种类很多，TVOC是其中重要的一项。
为此GB50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》附录G对室内空气中TVOC检测方法做出如下规定：配备带有氢火焰离子化检测器的气相色谱仪；石英毛细管柱：长度应为30～50m，内径应为0.32mm或0.53mm，内柱涂覆二甲基聚硅氧烷的膜厚应为1μm～5μm；柱操作条件应为程序升温，初始温度应为50℃，保持10min，升温速率5℃/min，温度升至250℃，保持2min。按此程序升温耗时加上仪器冷却等待时间，试验一个样品约耗时1h，时间偏长，遇上样品较多时往往力不从心。所谓程序升温，是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。可见柱箱升温程序的制定，其基本原则在于要保证所分析的各组分的分离效果和峰形。其对仪器检测精确度的影响相对较小。因此，本文将重点探讨在保证分离效果和检测数据准确性的条件下，优化升温程序的可行性，提升室内空气TVOC的检测效率。
1实验部分
1.1试验器材
7820A型气相色谱仪，安捷伦科技有限公司；
AutoTDS-1型热解吸仪，北京踏实科贸有限责任公司；
SPB-3全自动空气源，北京中惠普分析技术研究所；
SPH-300A氢气发生器，北京中惠普分析技术研究所；
Tenax-TA不锈钢采样管（填充量200mg），北京市劳动保护科学研究所；
甲醇中9种voc混合系列Ⅲ溶液（1000μg/ml，证书编号：600904），国家环境保护总局标准样品研究所；
1μL进样针，澳大利亚SGE公司。
1.2试验条件
色谱柱：Agilent Technology HP-1MS色谱柱30m×Φ0.32mm ×1.0μm；
检测器：FID；
载气：氮气；
载气流量：1.0ml/min；
分流比：20：1；
进样口温度250℃；
检测器温度：280℃；
柱箱条件A：初始温度应为50℃，保持10min，升温速率5℃/min，温度升至250℃，保持2min；
柱箱条件B：初始温度应为50℃，保持3min，升温速率8℃/min，温度升至250℃，保持2min；
解析条件：解析温度290℃，解析3min，进样40s；
1.3试验步骤
随机挑选阻力符合标准要求的Tenax-TA不锈钢采样管5支经300℃活化至无杂峰，用1000μg/ml的标准溶液1μl注入吸附管，同时用100ml/min的氮气通过吸附管，5min后取下，密封，制成标准系列管，编号1-5#。然后按照柱箱条件A对5支采样管依次进行试验并保存谱图。按同样操作在柱箱条件B下进行同样试验并保存谱图，并对两种升温条件下的谱图进行分析对比。
2试验结果
2.1分离效果
色谱峰的分离最直接的判断依据为分离度R，理论认为：若峰形对称，峰分布满足高斯分布，在R=1时，分离程度可达98%，在R=1.5时，分离程度可达99.7%，因此有很多学者主张用R≥1.5作为相邻两峰已完全分开的标志，但在复杂体系中亦可认为R≥1时相邻两峰已完全分开。
分离度R的计算公式如下：
（1）
式中tR1和tR2分别是峰1和峰2的保留时间，w1和w2分别是峰1和峰2在峰底（基线）的峰宽，如下图所示：
图1分离度示意图
一般而言，峰底宽度测量难度较大，特别是不对称峰或是相邻两峰底有叠加的色谱峰，因此有学者提出用半峰宽代替峰底宽进行分离度计算，并给出了理想状态下的换算公式：
（2）
因此，本次探索实验主要通过保留时间和半峰宽计算分离度来评判相邻峰的分离效果。据经验，室内空气质量TVOC检测试验中，苯、甲苯、乙酸丁酯和十一烷的保留时间较其他组分都能有明显差异（大于1min），乙苯、间对二甲苯、苯乙烯和邻二甲苯四种物质保留时间较为接近。
为方便统计将乙苯和对间二甲苯命名为组分1，苯乙烯和邻二甲苯命名为组分2，本文将重点针对这2对组分计算各采样管的分离度，结果如表1所示。
由表1可以看出在两种不同程序升温下，2组目标组分的分离度均远远大于1.5，各组分均有理想的分离，并无实质性区别。
2.2数据准确性
由上可知改进升序升温后分离效果基本不受到影响，那么两种程序升温对各组分的峰面积影响如何，本文将用F检验法（取95%置信度）对各组分改进前后的峰面积值进行检验以判断改进前后各组分两组数据有误显著性差异。结果如表2所示。
结论无显著性差异
由表2可以看出，标准升温程序和改进后的升温程序在检测中都有不错的一致性，且两种程序升温下同种组分的峰面积经F检验无显著性差异。改进前后各采样管的峰面积均有较好的一致性，且各采样管之间的差异主要由采样管本身的差异决定，但只要保证采样管符合GB50325的要求，实验数据均能有良好的重现性。
3结语
本文在GB50325基础上对TVOC实验方法的升温程序进行优化，改进后的程序升温条件为：初始温度应为50℃，保持3min，升温速率8℃/min，温度升至250℃，保持2min。结果显示优化后无论是分离效果还是检测准确度都没有受到明显影响，并且能使单个样品分析时间减半，提升了检测效率，具有一定的实际推广价值。
参考文献：
[1]GB50325-2010民用建筑工程室内环境污染控制规范[S]
[2]陈祥舫．关于气相色谱分离度定义的讨论[J]．化学通报，1982（12）
[3]韩金土．气相色谱分离度的探讨[J]．信阳师范学院学报，1990（04）
论文作者:余塘
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2016年2月第4期
论文发表时间:2016/11/22
标签：组分论文; 色谱论文; 程序论文; 温度论文; 时间论文; 甲苯论文; 条件论文; 《建筑建材装饰》2016年2月第4期论文;