多種具有揮發(fā)性有機化合物的混合物簡稱總揮發(fā)性有機化合物（TVOC)。世界衛(wèi)生組織將揮發(fā)性有機物（VOC)定義為在常壓下、沸點為50 ~ 260 °C 的各種有機化合物。由于其單組份濃度低, 因此常用TVOC來表示其總量。TVOC大多數(shù)都有毒性，其對人體危害主要包括：散發(fā)不適臭味、引起炎癥與過敏反應(yīng)以及具有神經(jīng)毒性等?？諝庵卸喾NVOC的存在也可能發(fā)生相互作用，這樣會對直接暴露在其中的人體健康帶來更大危害。
GB/T 18883 -2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》是國內(nèi)針對建筑工程室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機化合物 (TVOC)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，它適用于氣相色譜儀對空氣中VOCs濃度范圍為0. 5 ~ 100 pg/m3之間的測定，采用的色譜柱為非極性石英毛細管柱。該國標(biāo)方法能夠很好分離TVOC混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液中7種組分，但其分析時間為長達52min。為了提高工作效率，滕州市魯創(chuàng)分析儀器有限公司色譜實驗室在國標(biāo)方法的基礎(chǔ)上，通過改變氣相色譜儀的色譜分析條件，將分析時間縮短為26. 1 min，而且其分析精密度和準(zhǔn)確度均達到了國家對室內(nèi)空氣中TVOC分析的要求，精密度相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.4% ~2.8% ，總不確定度為8.9%。
1、實驗部分
1.1 儀器與試劑
1.1.1分析儀器
氣相色譜儀（GC-9860）；氣相色譜工作站；熱解析儀；毛細管色譜柱：OV-1，50m X0.32 mm X0.25um；TDP - 1000B 型空氣樣品采樣器。
1.1.2 試劑
濃度分別為1.0 mg/mL(濃度1)、0.1 mg/mL(濃 度2)、0. 01 mg/mL (濃度3)的TVOC混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液(TVOC組分分別為苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、對二 甲苯、間二甲苯、乙酸丁酯、苯乙烯，標(biāo)準(zhǔn)品溶液中的各組分濃度相同）。
1. 2 色譜分析條件
本公司使用0. 25 um液膜厚度的OV - 1非極性毛細管柱對國標(biāo)方法進行改進，只考察不同的柱箱升溫條件對7種TVOC物質(zhì)的分離效果。
儀器條件：檢測器溫度250°C ；熱解吸溫度280°C ；分流比30：1；載氣：N (99. 99%)，載氣柱前壓： 0.08 MPa。
改變柱箱初始溫度、保持時間、升溫速率，分別進行探索，共對12組條件進行了優(yōu)化實驗。
2、實驗內(nèi)容與結(jié)果
探索1 ：采用一階程序升溫法，只改變升溫速率，通過提高升溫速率來縮短分析檢測時間，其他條件與國標(biāo)相同不變。
柱箱：初始溫度為50 °C ，初始時間10 min，升溫速率8 /min，終止溫度250，終止時間2 min。整個譜圖分析時間為37 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：由分析圖譜可以發(fā)現(xiàn)，在提高升溫速率后標(biāo)準(zhǔn)溶液中各物質(zhì)均能正常出峰，且鄰二甲苯出峰后，后續(xù)譜圖雜峰較少，因此可通過適當(dāng)提升升溫速率來縮短樣品分析時間。在四連峰后可進一步提升升溫速率，但數(shù)據(jù)處理后，苯乙烯的分離度較低，應(yīng)對實驗方案繼續(xù)改進。
探索2：采用二階程序升溫法。**階升溫過程至四連峰*走出，**階適當(dāng)提高升溫速率至終止溫度，其他條件與國標(biāo)相同。
柱箱：初始溫度50 °C，初始時間10 min，一階段升溫速率8 °C/min，終止溫度150°C，終止時間1 min。二階段升溫速率20°C/min，終止溫度250°C ，終止時間2 min。譜圖分析時間為30. 5 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：條件2的譜圖與條件1的譜圖基本相同，而且表中主要標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的保留時間和分離度基本相同，這驗證了二階升溫的可行性，但苯乙烯的分離度依然較低，溫度影響物質(zhì)在色譜柱中的停留時間，因此可以適當(dāng)降低一階段升溫速率，來達到更好的分離效果。
探索3：采用二階程序升溫法。一階段升溫速率較條件2低，根據(jù)四連峰出峰時間，一階段終止溫度相應(yīng)降低，其他條件與國標(biāo)條件相同。
柱箱:初始溫度50 °C，初始時間10 min，一階段升溫速率6 °C/min，終止溫度120°C ，終止時間1 min.。二階段升溫速率20°C/min，終止溫度250 °C ，終止時間2 min。譜圖分析時間為31.2 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：一階段升溫速率降低后，標(biāo)準(zhǔn)溶液中的各物質(zhì)分離度有所上升。二階段出峰較少，二階段升溫速率可進一步提升，但當(dāng)升溫速率過大時對分析效率的提高無明顯影響。
探索4：采用二階升溫法，在條件3的基礎(chǔ)上二階段升溫速率更改為25°C/min，其他條件與國標(biāo)條件相同。
柱箱：初始溫度50°C，初始時間10 min，一階段升溫速率6°C/min，終止溫度120°C，終止時間1 min。二階段升溫速率25°C/min，終止溫度250°C，終止時間2 min。譜圖分析時間為29. 9 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：數(shù)據(jù)處理后可知，苯乙烯在條件4下分離度依然達不到理論要求，可嘗試改變其他色譜條件。二階程序升溫法可一定程度縮短 TVOC標(biāo)準(zhǔn)溶液的分析分離時間，但實際樣品中含有較多未知物質(zhì)，若二階段出峰物質(zhì)較多時二階段升溫速率較高適用性不好。
探索5：采用二階程序升溫法，在條件4基礎(chǔ)上，二階段升溫速率改為15°C/min，其他條件同國標(biāo)方法。
柱箱：初始溫度50°C，初始時間10 min， 一階段升溫速率6/°Cmin，終止溫度120°C，終止時間 1 min.。二階段升溫速率15°C/min，終止溫度250°C，終止時間2 min。譜圖分析時間為25.3min。
數(shù)據(jù)分析與思考：目前TVOC檢測的物質(zhì)，在本實驗中主要集中在**階段出峰，因此二階段升溫速率大小，對TVOC主要物質(zhì)檢測影響不大，因此可先采用二階段程升°C/min進行后續(xù)色譜條件探索。
探索6：采用二階程序升溫法，一階段和二階段升溫速率可采用條件4中使用的速率，然后再通過縮短初始時間，提高分析效率。其他條件同國標(biāo)方法。
柱箱：初始溫度50 C ，初始時間5 min，一階段升溫速率6 C/min，終止溫度120 C ，終止時間 1 min.。二階段升溫速率25 C/min，終止溫度250°C。
數(shù)據(jù)分析與思考：減少初始時間，使升溫過程提前，各物質(zhì)出峰時柱箱內(nèi)的溫度高于初試時間為10 min的對應(yīng)溫度，導(dǎo)致分離效果降低分離度減小。 一階段升溫結(jié)束時間為7min，此時苯乙烯和鄰二甲苯尚未出峰，且苯乙烯的分離效果較差，所以在較短初始時間下，可適當(dāng)延長一階段升溫時間，來提高分離效果。
探索7：采用二階程序升溫法，在條件6基礎(chǔ)上，設(shè)定較短初始時間，提高一階段終止溫度，確保四連峰在一階段全部出峰，其他條件同國標(biāo)方法。
柱箱：初始溫度50 C ，初始時間5 min，一階段升溫速率6 C/min，終止溫度140 C ，終止時間1 min。二階段升溫速率25C/min，終止溫度250 C , 終止時間2 min。譜圖分析時間為27. 4 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：一階段終止溫度提高后對分離效果的提升不太明顯，反而增加了分析測試時間， 因此可再適當(dāng)改變一階段終止溫度，另外實驗過程中存在不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致苯、甲苯等物質(zhì)分離度的改變，但多次實驗峰面積基本相當(dāng)，實驗過程操作較標(biāo)準(zhǔn)。
探索8 ：采用二階程序升溫法，在條件7的基礎(chǔ)上，將一階段終止溫度修改為130 °C，其他條件同國標(biāo)方法?！ ?nbsp; 柱箱：初始溫度50 C ，初始時間5 min，一階段升溫速率6 C /min，終止溫度130 C ，終止時間 1 min.。二階段升溫速率25 C/min，終止溫度250 C ，終止時間2 min。譜圖分析時間為26. 1 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：修正后，測試結(jié)果相對于條件 7，保留時間、峰面積等參數(shù)基本變化不大，可繼續(xù)修正初始時間，來改變分離度RR的值。
探索9 ：采用二階程序升溫法，在一階段升溫速率為6 C/min，二階段升溫速率為15 C/min的條件下，設(shè)定初始時間為8 min，然后選定適當(dāng)一階段終止溫度，確保一階段程序升溫在鄰二甲苯出峰后結(jié)束。其他條件同國標(biāo)方法。
柱箱：初始溫度50 C ，初始時間8 min，一階段升溫速率6 C/min，終止溫度120 C ，終止時間 1 min.。二階段升溫速率25 C/min，終止溫度250 C ，終止時間2 min。譜圖分析時間為27. 9 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：初始時間修改為8 min后，苯、甲苯、乙酸丁酯的峰分離度有所提高，但是乙苯、對 (間）二甲苯、苯乙烯和鄰二甲苯的峰分離度都降低。因此后續(xù)條件可選擇初始時間為5 min，條件9中在0.93 min處出現(xiàn)未知峰型，暫無法定性。
探索10：采用二階程序升溫法，在前期探索實驗基礎(chǔ)上，選擇初始時間5 min，一、二階段升溫速率分別為6.25 C/min，一、二階段終止溫度分別為 130、250 C，然后提升初始溫度為60 C。其他條件同國標(biāo)方法。
柱箱：初始溫度60 C ，初始時間5 min， 一階段升溫速率6 C/min，終止溫度130 C，終止時間 1 min。 二階段升溫速率75 C/min，終止溫度250 C ，終止時間2 min。譜圖分析時間為5 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：初始溫度提升后，TVOC標(biāo)準(zhǔn)溶液中各組分出峰時間均明顯提前，充分說明保留時間受溫度影響較明顯。但是各峰的分離度下降，說明分離效果變差，除了苯乙烯峰分離度無法達到分離要求外其他物質(zhì)均在允許數(shù)值。為提升苯乙烯分離度可適當(dāng)修正其他條件，未知峰型消失。
探索條件11 ：采用二階程序升溫法，在條件10 基礎(chǔ)上，一階段程序升溫終止溫度修改為140 C，其他條件同國標(biāo)方法。
柱箱：初始溫度60 C，初始時間5 min，一階段升溫速率6 C/min，終止溫度140 C，終止時間 1 min。 二階段升溫速率2 C/min，終止溫度250°C，終止時間2 min。譜圖分析時間為15. 7 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：修正后的條件各物質(zhì)峰分離度有所提高，苯乙烯峰分離度依然較低，因此初始溫度提升過高，應(yīng)適當(dāng)再降低。
探索12：采用二階程序升溫法，在條件11基礎(chǔ)上，初始溫度設(shè)定為55 C，降低初始溫度延長TVOC標(biāo)準(zhǔn)溶液中各物質(zhì)保留時間。其他條件同國標(biāo)方法。
柱箱：初始溫度55 C，初始時間5 min，一階段升溫速率6 C/min，終止溫度140 C，終止時間 1 min。 二階段升溫速率25 C/min，終止溫度250 C，終止時間2 min。譜圖分析時間為26. 6 min。
數(shù)據(jù)分析與思考：降低初始溫度后，除苯乙烯外，其他物質(zhì)峰分離度有一定程度提高，苯乙烯峰分離度較低可考慮采用較高初始溫度，并且降低一階段程序升溫速率，重新進行試驗。
數(shù)據(jù)分析與思考：探索10至探索12試驗結(jié)果，說明提高初始溫度對TVOC標(biāo)準(zhǔn)溶液中各物質(zhì)的分離分析均有不利影響，所以應(yīng)采用較低初始溫度。
魯創(chuàng)色譜實驗室綜合以上全部實驗結(jié)果分析，得出相對優(yōu)化氣相色譜儀分析色譜條件，即柱箱：初始溫度50 C，初始時間5 min,，一階段升溫速率6 C/min，終止溫度130 C ，終止時間 1 min； 二階段升溫速率25C/min，終止溫度250 C ，終止時間2 min。其譜圖分析時間為26. 1 min。整個分析過程比國標(biāo)(52 min)縮短了25.9 min，取得不錯的分析效果，值得推廣使用（見下圖8）。
實驗所得色譜條件下對TVOC混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液分析分離測試、各物質(zhì)的峰分離度RR都大于1.3，即分離程度高于99% (國標(biāo)方法中峰分離度RR這1.46)。分析時間由國標(biāo)中的52min縮短為26. 1 min，取得良好的效果。
3、本方案與已有文獻方法對比
將魯創(chuàng)公司方案中采用的條件及方法與國內(nèi)一些相關(guān)研究進行比較。例如：胡艷峰等使用HP -1非極性柱，采取一階升溫方式，所需分析時間為37 min；賈祥焱等使用SE -30毛細管色譜柱，采用二階升溫方式，分析時間為44 min；劉秀菊使用HP -5毛細管柱，采用二階升溫方式，所需分析時間為 34.5 min?？梢钥闯鲆陨衔墨I中方法的分析時間明顯長于本公司色譜條件所耗費的時間。張紹原等使用HP-5毛細管柱，采用一階升溫方式，所需分析時間為22. 5 min，但分析色譜圖基線漂移嚴(yán)重。因此，魯創(chuàng)分析儀器有限公司所采用的氣相色譜儀方法相比國內(nèi)其它同類報道的方法具有分析時間更短、基線更穩(wěn)定的優(yōu)點。
氣相色譜儀分析方案對TVOC分析測試結(jié)果表明，各物質(zhì)的峰分離度都高于99% ，而且譜圖分析時間縮短為26. 1 min，比采用國標(biāo)方法分析工作效率可提高1倍。
