气质联用法测定工作场所空气中甲苯二异氰酸酯的方法

气质联用法测定工作场所空气中甲苯二异氰酸酯的方法研究

　　甲苯二异氰酸酯（TDI）是无色透明至淡黄色液体，有刺激性气味。是一种重要的有机化工原料，主要用于聚氨酯产品，可广泛地应用于石油、化工、矿山、冶金及汽车工业和铁路运输业中。本品急性吸入毒性较高，主要有明显刺激和致敏作用。对眼、呼吸道粘膜和皮肤有刺激作用，并引起支气管哮喘[1-3]。TDI引起的职业性哮喘占职业性哮喘发病的20%.因此，工作场所中TDI的监测有重要的意义。笔者在实际检测工作中发现传统检测方法需要进行衍生，通过电子捕获检测器进行检测，检测步骤多，色谱信号不稳定，检测不出有效色谱峰。为提高检测结果的准确性，笔者从采样方法入手进行了系列实验，采用活性炭管采样，用甲苯萃取后取甲苯层进样，用气相色谱-质谱联用（GC-MS）法检测，探讨适合于工作场所空气中TDI的检测方法。 
　　1 试验部分 
　　1.1 仪器与试剂 
　　（1）仪器：Agilent 7890A/7000B GC-QQQ；Agilent MassHunter 4.2工作站；毛细管柱：DB-1MS（30m×0.25mm×0.25μm）；微量注射器：10μL、100μL；梅特勒电动移液器。（2）试剂：蒸馏水；TDI标准品（成都博瑞特化学技术有限公司，GCS，201503201）；甲苯（色谱纯） 
　　1.2 实验条件 
　　汽化室温度为250℃；柱温：160℃；10：1分流进样；柱流量：2.0mL/min，离子源温度为230℃，SCAN模式：质量范围30～200，定性用m/z 174.0；选择SIM模式：定量用m/z 90.0。 
　　1.3 工作场所空气样品采集和保存 
　　现场采样按照GBZ159[4]执行。在采样点，打开活性炭管两端，以200mL/min流量采集15min空气样品。将活性炭管带至采样点，除不连接采样器采集空气样品外，其余操作同样品，作为样品的空白对照。采样后，立即封闭活性炭管两端，置于清洁容器内。样品在室温下避光可保存5天。 
　　1.4 分析步骤 
　　（1）标准系列配制 于25ml容量瓶中精密量取100μLTDI标准品，加甲苯至刻度，配成浓度为4.8μg/mL的贮备溶液。临用前用甲苯稀释成0.48μg/mL标准溶液。取一定量的标准溶液用甲苯逐级稀释成TDI的标准溶液，浓度分别为0.0003μg/mL、0.006μg/mL、0.012μg/mL、0.03μg/mμ、0.06μg/mL。（2）样品的处理 将采过样的前后端活性炭分别放入溶剂解吸瓶中，加入1.0mL甲苯，振摇3min，放置10min，取甲苯层供测定。每个浓度重复3次，以保留时间和质谱峰的丰度比值进行定性，以离子丰度的均值对TDI的浓度（μg/mL）计算回归方程。 
　　1.5 计算 
　　（1）按式（1）经采样体积换算成标准采样体积： 
　　式（1）中：v0为标准采样体积（L）；V为采样体积（L）；t为采样点的温度（℃）；p为采样点的大气压（kpa）。 
　　（2）按式（2）计算工作场所空气中TDI浓度： 
　　式（2）中：C为工作场所空气中TDI的浓度（mg/m3）；c1为吸收液中TDI的浓度（μg/mL）；c0为空白对照吸收液中TDI的浓度（μg/mL）；v0为吸收液的体积（mL）；v为解析液的体积（mL）。 
　　2 结果 
　　2.1 测定条件的选择 
　　选用DB-1MS柱作为分离柱，对柱温、汽化室温度、载气流量等因素进行正交对比实验，选择最佳分析条件。在本实验的色谱条件下峰形良好，分析速度较快。选择离子扫描（SIM）采集数据，可以提高分析的灵敏度。 　　2.2 线性范围及检出限 
　　用m/z90.0碎片峰作为定量峰，本方法TDI浓度在0.0003～0.06μg/mL范围内呈线性关系，以离子丰度的均值对TDI的浓度（μg/mL）计算回归方程为y=1544696.296601x+2026.293050，相关系数（r）=0.9995，检出限为0.001μg/mL，方法的最低检出浓度为0.003 mg/m3（以采集3L空气样品计）。 
　　2.3 回收率和精密度试验 
　　在浓度为1.0μg/mL的样品中加入TDI标准贮备液（2mg/mL）5μL、10μL、20μL，加入量分别为10μg、20μg、40μg每个浓度6个样品，按样品的处理方法进行样品处理，样品回收率为98.0%～101.0%，相对标准偏差（RSD）为0.5%～1.5%，测定结果见表1。 
　　2.4 样品的稳定性试验 
　　配制浓度为1.0μg/mL的样品于室温下避光保存，于配置当天，第3，5，7天分别测定，以当天测定结果为100%，计算存放不同时间的样品TDI下降率。经试验，样品在室温中保存5天，浓度下降率仅为0.5%，说明样品在室温中至少可保存5天。 
　　3 现场应用 
　　应用上述采样方法对某聚氨酯涂料厂喷涂岗位实际进行采样分析。测得结果如下：喷涂岗位现场空气检出浓度为0.24～0.40 mg/m3，PC-STEL为0.2 mg/m3[5]，说明喷涂岗位的短时间接触容许浓度超标。 
　　4 结语 
　　传统方法采集工作场所空气中TDI，用装有酸性吸收液的冲击式吸收管采集，在碱性条件下水解成TDA，用甲苯萃取，经七氟丁酸酐衍生后，取甲苯层进样，通过电子捕获检测器进行检测，检测灵敏度不高，操作步骤繁琐，且经七氟丁酸酐衍生后，检测结果波动较大，色谱信号不稳定，检测不出有效色谱峰。本法采用活性炭管采集工作场所空气中的的TDI，用甲苯解析后直接进样，样品处理方法简便，数据处理快捷，能大大提高工作效率，定性、定量分析结果准确；线性良好，检测灵敏度高；能够快速准确的检测工作场所空气中TDI，适合于测定工作场所空气中TDI的检测，比现行国家标准气相色谱法灵敏、准确。可应用于相关工作场所空气中TDI含量的测定。