【質譜儀】VOCs ─ 密室中的隱形殺手 - XRF、熱分析(DSC、TGA)、熱傳導的專家

字體：小中大

【質譜儀】VOCs ─ 密室中的隱形殺手

2014/12/02 14:18:08瀏覽31｜回應0｜推薦0

關鍵字: VOCs,TVOC,頂空,GC-MS,三星

Volatile organic compounds(VOCs)，揮發性有機化合物，是指多種亦揮發性有機化合物的總稱。在製造產品過程中常使用的溶劑，如:甲醛、甲苯、二甲苯、正丁醇、乙酸乙酯…等，都包含在VOCs裏頭。長期處於高密度VOCs環境之中，除了容易出現身體不適、噁心等症狀，更容易引發癌症等重大疾病。
近年來，環保意識抬頭，許多歐美國家或是跨國企業對於消費性產品的規範越來越嚴格，除了重金屬、鹵素之外，對產品中總揮發性有機化合物(TVOCs)釋放量率的規範也越來越嚴苛，像是三星對於產品的驗收條件就增加了VOCs(TVOC)的測試，其要求如下:
1.先做TVOC测试，若濃度小於20ppm則通過
2若TVOC结果大於或等於20ppm，則進行苯、甲苯、甲醛及磷化氫檢驗。
VOCs影響的是空氣的品質，因此大部分使用或存放在密閉空間的產品都必須通過VOCs的測試，像是對於塗料、家具以及汽車內部裝潢等，都已經有許多標準的規範。對於這種多成分氣體樣品，使用氣相層析法(GC, gas chromatography)檢驗。GC的工作原理為：混合物瞬間加熱，將產生的氣體通入管柱中，進行分離，再由偵測器得知不同的成分，不論是定量或是定性上都是相當有利的分析工具；而VOCs容易揮發的特性，是相當適合使用GC做為檢測的方式。

圖一汽車內裝VOCs檢測

圖二頂空示意圖

GC的檢測通常會搭配前處理方法，在VOCs的規範中，最常見的是熱脫附(TD)和頂空(Head space)進樣。熱脫附用於分子量小，不易捕集的易揮發性化合物；頂空法常用來測量苯烃類的VOCs。頂空法的採樣方式較TD簡單，將樣品置入頂空瓶後，在一定的溫度下恆溫一段時間後(溫度和時間須遵循規範方法)，將頂空瓶內的氣體通入GC進行分析(圖二)。黏著劑、建築塗料中，含有許多易揮發性有機溶劑，其中乙酸乙酯、甲苯等物質是常見的原料。我們也可以使用頂空法，直接分析產品中VOCs成分與含量。將欲分析的塗料倒入頂空瓶中(圖三)，使用恰當的溫度進行分析。圖四是以圖三中的塗料樣品進行頂空-GC-MS檢驗，分析出塗料易散氣體中含有乙酸乙酯(Ethyl Acetae)和甲苯(Toluene)等易揮發性有機物質。此外，也可以利用二甲苯(Xylene)標準品，進行半定量(圖三)。頂空進樣的實驗溫度不會太高，盡量低於主溶劑成分，避免大量主溶劑逸散，造成分離分析效果不差。

圖三塗料樣品中二甲苯含量測試之GC圖譜

圖四塗料樣品使用頂空-GC/MS分析之GC圖譜

空調電子產品(冷氣、空氣清淨機)中，除了濾網之外的零件也會吸附一些物質，為了確保室內空氣的品質，我們針對濾網零件上的塑膠才進行VOCs分析。除了液體樣品，固體樣品也可以使用頂空裝置分析，減少前處理的步驟與氣體採樣的麻煩。直接將固體樣品放入頂空瓶中(圖五)，在一定時間下恆溫後，使用頂空裝置內的Trap(Tenax TR,TA)吸附逸散出的氣體，再使用JEOL JMS-Q1000GC GC/MS分析(JEOL JMS-Q1000GC, 圖六)。

圖五空氣過濾器的頂空進樣串聯GC-MS分析結果

圖六 JEOL 頂空進樣器串聯GC/MS

分析條件與分析結果如下:

以DBWAX管柱分離逸散氣體，得知內含二甲苯、苯乙烯、苯甲醛、檸檬烯、1,3-二氯苯、苯甲醛、2-乙基己醇、苯酚…等成分。從此次分析結果我們發現，空氣清淨機內部隨著使用時間的增加確實會吸附部分有害物質。此外，我們也可以藉由這些吸附的物質得知室內空氣的汙染程度與品質。
頂空進樣方式適合應用於多種樣品型態的VOCs測試，且許多標準規範方法也採用頂空進樣。對於高揮發性的烃類、含苯環化合物，使用頂空進樣方式可有效且精確的分析，再搭配自動進樣裝置更能減少人力且自動化分析，是相當具有經濟效力且必要的分析工具。
台灣科邁斯科技 +886-2-8990-1779
先馳精密儀器 +886-2-8990-1580
華東雄邁電子科技 +86-21-2281-7348
昆山辦事處 +86-512-5526-1525
重慶辦事處 86+(0)23-6773-2300
華南東莞先馳精密儀器 +86-769-8271-6068

( 知識學習｜科學百科 )