測定內墻涂料含水量的氣相色譜法 南京科捷分析儀器應用研究所

    摘要：介紹了測定內墻涂料含水量的氣相色譜法，并考察了該方法的準確度和精密度。該方法簡單可行，準確可靠，適用于各種內墻涂料樣品。

    關鍵詞：氣相色譜法;內標法；含水量

    中圖分類號號：TQ 630.7*2 文獻標識碼：A 文章編號：0253-4312（2003）11-0048-03

0 引言

 自國家強制性標準GB18582——2001頒布以后，為了達到其有害物質VOC指標要求，必修準確測定內墻涂料含水量。內墻涂料含水量約40%，如果用卡爾.費休法測定其含水量，稱樣量難以控制，且吸取卡爾.費休試劑多次，幾次讀數會造成滴定誤差；再者，內墻涂料中成膜物是高分子聚合物乳液，在滴定過程中乳液不斷的破乳，釋放水分子，這樣也會帶來滴定誤差。為了解決這一問題，我們采用小口徑毛細管弱極性柱，用熱導池檢測器（TCD）檢測程序升溫，分離效果十分理想，其加標回收率>99%，分析結果的精密度、準確度均符合GB 18582——2001的要求。該方法可操作性強，適用于各種內墻涂料樣品。測定內墻涂料含水量的氣相色譜法

1  實驗部分

1.1 儀器和試劑

儀器：電子分析天平（十萬分）、GC5890T氣相色譜儀（需配置分流裝置）、1.0μL微量進樣器、10mL帶膠塞小玻璃瓶若干、醫用玻璃注射器（2mL、5mL各一支）、2mL移液管一根、小口徑毛細管柱子EC^TM-5（30m×0.32mm×1.0μL）、積分儀或色譜工作站。

試劑：水（純凈水或二次蒸餾水）；二甲基甲酰胺（色譜純）；內標物：無水乙醇（色譜純）。

  乙醇和二甲基甲酰胺使用前應先用卡爾.費休法測定其含水量，如含水量>0.01%，則須干燥脫水直至符合要求。

1.2  測定原理

  于混合均勻的試樣中加入適量的內標物，用少許二甲基甲酰胺稀釋、搖勻后，取上層清液（0.3μL）注入氣相色譜儀，樣品被載氣（H₂）帶入色譜柱，在色譜柱中將水與樣品中的其他揮發物分離開，用熱導池檢測器并記錄色譜圖，用內標法計算試樣的含水量。測定內墻涂料含水量的氣相色譜法

1.3 測定條件

 汽化溫度：200℃；參比氣：35kPa;輔助氫氣：60 kPa；檢測溫度：180℃；橋流：150mA；載氣：氫氣，純度≥99.99%，硅膠+5A分子篩除水、除油，柱前壓60 kPa；程序升溫：初始溫度65℃，保持12min，升溫速率50℃/min至200℃，保持3min;分流比：50：1；進樣量：0.3μL。

1.4 相對質量校正因子的測定

 1.4.1  標準樣品的配制

  在10mL樣品瓶中分別稱取純凈水1.15g（精確至0.0002g），稱取內標物色譜純無水乙醇0.2g（精確至0.0002g使試樣和內標物的峰面積比值接近于1），用2mL移液管或玻璃注射器加入2mL無水二甲基甲酰胺作為稀釋劑，密封并搖勻（注：每次稱樣后迅速將樣品瓶蓋緊，以防止樣品揮發損失）。

 1.4.2  相對質量校正因子的測定

  待儀器穩定后，用1.0μL微量進樣器吸取0.3μL標準樣品注入氣相色譜儀，記錄色譜圖和色譜數據。色譜儀按分析條件運行一次程序，可持續進標準樣4~5針（因水和內標物在2min內出完峰，而溶劑二甲基甲酰胺則在12min左右才出峰，故可連續進樣）。典型內墻涂料的色譜圖見圖1.

圖1   典型內墻涂料的色譜圖

 1.4.3 相對質量校正因子的計算

   純凈水對無水乙醇的先對質量校正因子Fi計算式如下：

F_i=

 式中：m_i——純凈水的質量，g;

       m_s——內標物無水乙醇的質量，g；

       A_i——純凈水的峰面積;

       A_S——內標物乙醇的峰面積。

   若乙醇和二甲基甲酰胺不是無水試劑，則以相同用量的乙醇和二甲基甲酰胺混合液（不加水）作為空白，準確取0.3μL此空白液注入氣相色譜儀，并記錄空白水的峰面積，可連續進針5次，取其平均值作為空白水的峰面積B。按下式計算水的相對校正因子Fi：

F_i=

式中：A——水的峰面積；

      F_i——水的相對質量校正因子 ；

      B——空白水的峰面積；

      m_s、m_i、A_s表述意義同前。

   連續平行測得水對內標物乙醇的相對質量校正因子F_i的平行偏差均應小于0.05.

1.5 該方法的線性范圍

    按上述測定方法配制一系列標準溶液，按上述色譜條件分析，以A_i/A_s為橫坐標，m_i/m_s為縱坐標作工作曲線，見圖2.其數據見表1.

圖2  水相對內標物乙醇的工作曲線

表1  水相對內標物乙醇線性范圍

1.6 加標回收率試驗

 為了證明測定結果的可靠性，稱取一定量純凈水，并加2mL二甲基甲酰胺，配制幾組已知濃度溶液，按上述分析方法測定個溶液的含水量，計算其回收率，結果見表2.

表2  加標回收率試驗結果

1.7 樣品的測定

    將樣品攪拌均勻后，于10mL樣品瓶中準確稱取0.4~0.6g（精確至0.0002g）樣品和0.2g（精確至0.0002g）內標物，用移液管加入2mL二甲基甲酰胺，密封，劇烈搖勻10min，放置5min使其沉淀。用1.0μL微量進樣器吸取樣品瓶中上層清液0.3μL，在相同于測定校正因子的色譜條件下對樣品進行測定，記錄各組分在色譜柱上的色譜圖和色譜數據，并根據水相對于內標物的保持時間進行定性。

1.8 結果的計算

  樣品中水分的質量分數X_i（%）按下式計算：

X_i%= ×100

 式中：F_i——水相對于內標物的質量校正因子；

      m_s——內標物的質量，g；

      A_i——試樣中水的峰面積；

      m_i——試樣的質量，g;

      A_s——內標物的峰面積。

 取平行測定4次結果的算術平均值作為試樣含水量的測定結果。

1.9 重現性

  同一操作者2次測定結果的平行偏差應不大于1.0%。

1.10 測度結果的精密度

  測定結果的精密度數據如表3所示。

表3 測定結果的精密度

 由表3可見，該方法的精密度很高，其準確度十分理想。

2  結果與討論

（1）該分析方法選用弱極性小口徑毛細管柱，進樣量不得大于0.3μL，且分流比要足夠大，否則分離效果較差，峰行的對稱性也較差，也已損壞毛細柱。

（2）汽化室配有玻璃襯管，內填適量經處理的玻璃棉，以過濾殘留物，并根據做樣頻率，2天換一次襯管為妥。

（3）運行一次程序升溫，可進針5次，即讓內標物乙醇出峰完畢后可迅速進第2針樣。每次做樣必須讓一次程序運行完畢，因溶劑二甲基甲酰胺沸點較高，在上述分析條件下出峰時間11~12min.

（4）如果實驗室沒用配置毛細管柱或無分流裝置，也可選用2m×0.3mm不銹鋼填充柱，內填國產GDX-102、80/100目填料。

（5）若使用的試劑不是無水試劑時，即用卡爾.費休試劑測得其含水量＞0.01%時，一定要做空白試驗并減去空白水峰面積，且每次做樣時，標樣、試樣及空白的進樣量應嚴格控制一致（準確控制在0.3μL）,用移液管準確加入2.0mL二甲基甲酰胺稀釋劑。測定內墻涂料含水量的氣相色譜法

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