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顶空–GC法测定卷烟包装材料用胶粘剂中挥发性有机化合物

发布时间:2014-05-30 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:669

标准YC/T263–2008规定了卷烟条与盒包装纸中16种挥发性有机化合物的限量[1],YC264–2008规定了烟用内衬纸中18种挥发性有机化合物的限量[2],这些化合物共计19种:苯、甲苯、乙苯、二甲苯(包括邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯)、丙酮、环己酮、4-甲基-2-戊酮、丁酮、甲醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丙酯、乙醇。YC/T207–2006规定了挥发性有机化合物测试方法[3]。
目前,对卷烟包装材料用胶粘剂中19种挥发性有机化合物没有相应的检测方法标准,相关文献对卷烟包装用胶粘剂中挥发性有机化合物的检测方法虽然均采用顶空–气相色谱法,但存在以下问题:(1)全蒸发技术,该方法对于粘稠胶粘剂,可能存在样品中有机挥发物包裹在样品内不能完全挥发出来的问题[4];(2)标准加入法,该方法对于粘稠胶粘剂,定量时难以做到准确量取样品体积及使样品同标液充分互溶[5]。

笔者针对胶粘剂粘度大及顶空气相色谱法对顶空溶液基质一致性要求较高的特点[6],以含有30%(体积分数)水的1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(DMI)溶液为溶剂,将样品溶解后取样,采用标准加入法定量。该方法可操作性强,准确度高。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂[6]

气相色谱仪:7890A型,美国安捷伦科技有限公司;顶空仪:7694E型,美国安捷伦科技有限公司;1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(DMI):99%(GC),本实验色谱条件下无同目标物重合的色谱峰;19种挥发性有机化合物的标准溶液:溶剂为DMI,苯8.363mg/mL,甲苯8.595mg/mL,乙苯8.629mg/mL,邻二甲苯8.636mg/mL,间二甲苯8.562mg/mL,对二甲苯8.530mg/mL,丙酮7.229mg/mL,环己酮9.256mg/mL,4-甲基-2-戊酮7.754mg/mL酮7.855mg/mL,甲醇8.644mg/mL,正丙醇7.711mg/mL,异丙醇7.664mg/mL,正丁醇7.926mg/mL,丙二醇甲醚9.076mg/mL,丙二醇乙醚8.691mg/mL,乙酸乙酯8.743mg/mL,乙酸正丙酯8.738mg/mL,乙酸正丁酯8.759mg/mL,乙酸异丙酯8.634mg/mL,乙醇4.304mg/mL。L117胶粘剂:云南凌润科技有限公司;实验用水:蒸馏水。

1.2仪器工作条件[6]

1.2.1气相色谱条件

色谱柱:DB-vrx型(60m×0.25mm,1.40μm,美国安捷伦科技有限公司);进样口温度:200℃;柱箱温度40℃保持5min,以4℃/min升温至130℃,保持0min,再以40℃/min升温至220℃,保持6min;载气流速:1mL/min保持10min,以1mL/min2加速至2mL/min,保持16min,再以1mL/min2加速至3mL/min,保持10min;检测器温度:250℃。

1.2.2顶空条件

顶空瓶:10mL;样品环:1mL;样品平衡温度:80℃;定量环温度:100℃;传输线温度:120℃;样品平衡时间:45min;加压时间:0.20min;定量环冲样时间:0.20min;定量环平衡时间:0.05min;进样时间:1.00min;载气压力:124kPa;样品瓶压力:107kPa。

1.3试液配制

1.3.1标准曲线溶液配制

准确量取19种挥发性有机化合物的标准溶液10mL于100mL容量瓶中,加30mL蒸馏水,以DMI定容至刻度。取以上溶液用含30%水的DMI稀释,根据样品中化合物含量配制适当浓度梯度的标准曲线溶液A,B,C,D,E。

1.3.2样品顶空试液配制

称取样品10.0g,精确至0.1mg,用含30%水的DMI溶液定容至100mL,此为样品溶液。顶空瓶12只,分别加入样品溶液2.5mL,两只瓶为一组共6组,分别加入含30%水的DMI溶液、标液A、标液B、标液C、标液D、标液E各2.5mL,加盖密封摇匀,此为样品顶空试液。

1.4样品测定

1.4.1样品溶液中化合物浓度测定

以顶空–气相色谱法分别对1.3.2中配制的系列样品顶空试液进行测定[7],以标准曲线溶液浓度为x轴,峰面积为y轴绘制各化合物标准工作曲线,标准曲线同x轴交点的绝对值即为样品溶液中化合物浓度。

1.4.2样品中化合物含量计算

样品中化合物含量按式(1)计算:

ω=1000ρV/m(1)

式中:ω——样品中化合物含量,mg/kg;

ρ——样品溶液中化合物浓度,mg/mL;

V——样品溶液体积,mL;

m——称样量,g。

2结果与讨论

2.1色谱条件优化

实验选择DB-vrx(60m×0.25mm,1.40μm)色谱柱,采用程序升温,19种挥发性有机化合物能得到很好的分离。对载气流量进行程序调节,使分离效果、峰型、出峰时间得到进一步优化。分离效果优于YC/T207–2006规定的色谱条件。标液中各化合物色谱峰见图1。

2.2溶剂选择

由于卷烟包装用胶粘剂均为水基型胶粘剂,因此实验用溶剂应既同水互溶,又同各种胶粘剂互溶,还要同各目标化合物互溶,且适合顶空–气相色谱法。参考文献[6],实验选择含有30%(体积分数)水的1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(DMI)溶液为溶剂。

2.3试液配制

由于顶空瓶内试液体积和试液基质直接影响待测化合物在气、液两相的分配[8–9]。因此用标准加入法定量时,绘制标准曲线的一组顶空试液同样品顶空试液中样品体积、溶剂体积均应保持一致。对于粘稠的胶粘剂,直接量取样品体积可操作性差,可将粘稠的样品用含有30%(体积分数)水的DMI溶液作为溶剂将样品稀释后,便可准确移取。溶剂

中包括水和DMI两种物质,采用本实验的标准溶液及顶空试液配制方法,可保证各顶空瓶中水、DMI及样品溶液具有相同的体积,从而有效消除顶空–气相色谱分析时试液体积及试液基质对待测化合物在气、液两相分配的影响。

2.4线性范围及检出限

按本实验方法测定配制的系列标准溶液并绘制标准曲线。线性方程、相关系数及线性范围见表1。用与样品顶空试液相同的方法配制检出限顶空试液,不断降低加标浓度进行测定。对于样品中不含的待测化合物,峰高大于或等于基线噪音3倍时加标浓度即为该化合物检出限,据此计算样品检出限;对于样品中含有的待测化合物,计算加标前对应色谱峰高的标准偏差,加标后峰高超出未加标峰高的值大于或等于未加标峰高标准偏差3倍时,加标浓度即为该化合物样品溶液检出限,据此计算样品检出限。

2.5精密度试验

对样品进行5次平行试验,结果见表2。由表2可知,各化合物测定结果的相对标准偏差为0.38%~2.88%,说明方法的精密度良好。

2.6回收试验

按实验方法对样品进行加标回收试验,结果见表3。由表3可知,挥发性有机化合物的样品加标回收率为94.2%~103.6%,说明该方法的准确度较高。

3结语

用顶空–气相色谱法测定卷烟包装用胶粘剂中挥发性有机化合物的含量。以含有30%(体积分数)水的DMI溶液为溶剂,将样品适当稀释后取样,可克服样品粘稠难以量取样品体积的困难,并能保证顶空试液基质的一致性,有效消除基质对待测化合物在气液两相分配的影响,方法可操作性强。该方法也可对其它水基型胶粘剂中挥发性有机化合物含量进行测定。

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