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气质联用法测定纺织品中禁用阻燃剂的优化研究

2018.11.13

  溴类阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一,主要包括PBDE和PBB两类物质。由于多溴联苯和多溴联苯醚具有生物毒性,如,溴类阻燃剂在热裂解及燃烧时会产生大量的烟尘及腐蚀性气体,产生有毒致癌的多溴代苯并嘿英和多溴代二苯并呋喃:PBDE在生物链中非常稳定,且有生物富集性,可通过食物链方式对人体产生危害,因此很多国家已经禁止使用多溴联苯和多溴联苯醚作为高聚物的阻燃剂。我国也于2009年6月11日发布了GB/T 24279―2009《纺织品禁/限用阻燃剂的测定》标准来限定这类物质的使用。标准已于2010年1月1日开始实施。标准规定了17种禁用阻燃剂,以多溴联苯与多溴联苯醚占多数。 
  在常规多溴联苯与多溴联苯醚的检测中,溴代数量的不同造成了一溴到十溴的溴系阻燃剂的沸点相差较多,形成检测难点。GB/T 24279―2009《纺织品禁/限用阻燃剂的测定》中提供的测试方法测试时间较长,且方法检测出过高(部分检测限高达100 mg/kg),不能满足纺织品中禁用阻燃剂的微量检测要求。因此,本文对国标方法进行了条件优化,提高了测试灵敏度。经试验证明可以满足检测需要,现整理出来供大家参考。 
   
  1 试验部分 
   
  1.1 仪器与试剂 
  气质联用仪:7890A-5975C:超声萃取仪KQ-500E, 
  使用的试剂均由百灵威公司提供,包括:2.5-二溴联苯(B-009N),2.4.6一三溴联苯(B-030N),2.2′,5,5′-四溴联苯(B-052N)、2.2′,4,5′,6一五溴联苯(B-103N)、2.2′,4.4′,6,6′一六溴联苯(B一155N),十溴联苯(B-209N):甲苯为残留级纯度。 
  1.2 标准溶液的配制 
  用残留级甲苯配制浓度为10 mg/kg的多溴联苯储备液,使用时再用甲苯稀释成所需要的浓度。标准溶液曲线的配制:用残留级纯甲苯配制浓度为100 mg/kg的标准储备液,并根据需要配制成0.5 mg/kg、1.0 mg/kg2.0 mg/kg,3.0 mg/kg、5.0 mg/kg系列梯度标准工作曲线浓度。 
  1.3 样品处理 
  取标准贴衬纯棉布1g,剪碎后往里加1mL浓度为2mg/L标准工作液,静置过夜至甲苯挥发完全。加入30mL甲苯,超声发生器中提取20 min将提取液过滤,残渣用20 mL甲苯超声提取20 min。合并甲苯溶液,旋转蒸发至近干,准确移取甲苯2 mL定容。用0.45μm有机相过滤膜过滤,制成样液待测。 
  1.4分析条件 
  DB-5HT毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.1μm);传输线温度300℃,电离方式:EI,离子源温度:250℃:载气:高纯氦气(≥99.999%); 
  柱温:初始110℃,保持2 min一以每分钟40℃的速率升温到200℃→以每分钟30℃的速率升温到270℃→以每分钟5℃的速率升温到280℃,保持1min→以每分钟10℃的速率升温到300℃,保持5 min→以每分钟10℃的速率升温到340℃,保持2.5 min。 
   
  MS分段扫描:0-5.0min,溶剂延迟:5.0-22.6min,数据采集;22.6-24.6 min,关闭离子源。 
   
  2 优化过程与分析 
   
  根据样品分析过程的前后顺序,对进样口温度、分流模式,载气流速和扫描方式四方面进行优化。 
  2.1 进样口温度优化 
  本试验中的十溴联苯沸点较高,在进样口温度不足时,气化效果不理想,会导致出峰效果不明显,而其在高温时又可能分裂成七溴联苯与八溴联苯等,而低溴联苯则相对较为稳定,因此测试以十溴联苯为主要考虑对象。在优化条件时,以提高十溴联苯的响应值为目标。图l为进样口温度对响应值的影响。 
  从图1可以看出,进样口温度对低溴联苯的影响不明显,在260℃以上时响应值趋于稳定;但是对十溴联苯的影响则较为明显,在310℃达到一个顶峰,响应值比在250℃提高近70%。而在同等进样量下,响应值提高,也就意味着检测限的提高。因此,进样口温度选择310℃。 
  2.2 分流模式优化 
  此试验分别对不分流模式和脉冲不分流模式进行了对比。在保障柱子不过载的情况下,脉冲采用137.9 kPa(20 psi),172.38 kPa(25 pm),206.85 kPa(30 psi’),241.33kPa(35 psi),275.8 kPa(40 psi)系列压力梯度考查。试验曲线见图2。 
  图2数据表明,进样模式选择不分流模式时的响应值最低,因而首先排除此进样方法,而选择脉冲不分流模式下,在柱子不过载情况下,随着压力的升高,响应值也随之提高。在压力达到241.33 kPa后,响应值趋于稳定。因此选择脉冲不分流,脉冲压力为241.33 kPa。 
  2.3 载气流速优化 
  试验选择1.0 mL/min,1.1mL/min,1.mL/min,1.3mL/min,1.4mL/min,15mL/min,1.6 ml/min六个载气流速进行响应值和出峰时间的优化,试验结果见图3和图4。 
  程序升温色谱中,载气流速的大小对分析时间和柱效影响较少,一般选择等于或高于恒温色谱中的最佳线速或最佳流速。图3数据表明,在保证较好的分离度下,流速为1.2 mL/min时,响应值保持较高水平,而当流速大于1.2 mL/min时,响应值有一个明显下降趋势。图4数据表明,出峰时间在流速从1.0mL/min上升到1ImL/min后有一个较大的提升,而在其后保持稳定,即说明当流速大于1.1mL/min时,对加快测试时间效果不明显。综合图3和图4数据表明,在保证响应值稳定下,缩短检测时间,最佳流速选择1.2mL/min。 
  2.4 扫描方式优化 
  分别用全离子扫描方式和选择离子扫描方式对样品进行扫描,得到的谱图见图5和图6。选择离子扫描方式的离子选择是根据GB/T 24279--2009《纺织品禁/限用阻燃剂的测定》的规定,提取4个离子进行扫描。从图中可以看出:全离子扫描的谱峰出现较多杂峰,不易于定性分析;而选择离子扫描方式,谱峰干净,易于定性。因此选择离子扫描。 
   
  3 验证 
   
  3.1 线性关系 
  从表1数据可知,6种多溴联苯在较宽的浓度范围内有良好的线性关系,相关系数均达0.99以上,且检出限也较低,为0.014-0.107 mg/kg。可见该方法有较高的灵敏度,能满足纺织品中限量阻燃剂的检测。 
  3.2 回收率与精密度试验 
  方法的准确度以基质加标的回收率来衡量。采用添加法在待测样品中添加标准样品工作液,并在不同时间进行测试。结果表明采取超声提取两次的情况下方法的回收率数据稳定性不够。若在超声提取两次的前提下,将残渣再次用10 mL甲苯超声提取10 min,回收率范围在87.0%~107.7%之间,符合试验要求。测试数据见表2。 
   
  4 结论 
   
  由前文的分析可以得出以下结论: 
  (1)探讨纺织品中阻燃剂的气质联用检测方法条件,进样口温度为310℃脉冲不分流进样模式,脉;中压力241.33 kPa,载气流速为1.2 mL/min。 
  (2)采用选择离子扫描方式对样品进行测定,可进行更有效排除杂质干扰,实现更佳定性与定量,以提高测试结果准确性。 
  (3)超声提取纺织品中阻燃剂次数为3次,以达到更稳定的回收率与精密度。 
  (4)该方法检出限为0.014-0.107 mg/kg,回收率为87.0%~107.7%,说明该方法具有较低的检出限,较高的准确度和较好的精密度,适用于对纺织品中残留的阻燃剂进行分析检测。

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