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单四极杆气质联用系统快速检测多溴联苯和多溴二苯醚

来源:上海斯迈欧分析仪器有限公司   2020年12月04日 22:12  

摘要: 本文利用 Agilent Intuvo 9000 气相色谱/5977B 单四极杆气质联用系统建立了一种快速检 测多溴联苯和多溴二苯醚的方法。该方法运行时间为 8.8 min,比电工委员会 (IEC) 标准检测方法 IEC 62321-6: 2015 所需的分析时间缩短了近 50%;所分析的多溴联苯和多 溴二苯醚化合物在 0.1–5.0 mg/L 的浓度范围内获得了良好的线性,相关系数 R2 均高于 0.994;且各种化合物的仪器检测限均低于 15 μg/L。

前言: 多溴联苯 (Polybrominated biphenyls, PBBs) 和多溴二苯醚 (Polybrominated diphenyl ethers, PBDEs) 是常见的溴系阻燃剂,由于其优异的阻燃性能,被广泛应用于各种消费产 品,特别是电子电器产品当中。随着这些电器产品的淘汰和废弃,多溴联苯和多溴二苯醚 进入到空气、水、土壤等循环系统中,成为日常环境中肆意扩散的持久性有机污染物。该 类化合物在环境中残留周期长、难分解、不易挥发,且易在生物以及人体脂肪中蓄积,对 人体免疫系统、大脑及神经组织造成危害,并有可能致癌。因此,越来越多国家开始关注 多溴联苯和多溴二苯醚的使用。

欧盟于 2003 年 1 月 27 日正式发布了《报废电子电气设备指令》 (WEEE-2002/96/EC)[1] 和《关于在电子电气设备中禁止使用某些 有害物质指令》(RoHS-2002/95/EC)[2],要求自 2006 年 7 月 1 日 起,WEEE 指令所规定的电子电气产品在进入欧洲市场时,不得 包含 RoHS 指令中规定的多溴联苯和多溴二苯醚等有害物质。我 国于 2016 年 7 月 1 日正式实施新版的《电器电子产品有害物质 限制使用管理办法》(中国版 RoHS 2.0),也要求电器电子产品 中多溴联苯和多溴二苯醚的含量需满足小于 0.1% 的*。

 目前多溴联苯和多溴二苯醚的检测方法主要参考中国国家标准 GB/T 26125―2011《电子电气产品六种限用物质(铅、汞、 镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚)的测定》和电工委员 会发布的标准 IEC 62321-6:2015[3]。两个标准均采用气相色谱质 谱联用仪 (GC-MS) 分析多溴联苯和多溴二苯醚,但是这两类化 合物在受热时容易发生脱溴降解,例如工业上应用广泛的十溴 联苯醚在受热时容易降解为九溴二苯醚和八溴二苯醚,因此在检 测过程中一般使用长度较短且膜厚较薄的色谱柱和较快的升温速 率方法,从而缩短十溴二苯醚在色谱柱中的保留时间,减少其 脱溴降解。例如,标准方法 IEC 62321-6: 2015[3] 中采用长度为 15 m、内径为 0.25 mm、膜厚为 0.1 µm 的色谱柱和 40 °C/min 的升温速率对多溴联苯和多溴二苯醚进行分析,其所需的运行时 间为 16.25 min。 全新的 Intuvo 9000 气相色谱系统采用色谱柱直接加热技术,相 比于通过空气浴加热色谱柱的传统气相色谱系统,其具有升温速 率更快等优点,有利于多溴联苯和多溴二苯醚的快速分析。本文 利用 Intuvo 9000 气相色谱/5977B 单四极杆气质联用系统成功开 发出了一种快速检测多溴联苯和多溴二苯醚的方法。

实验部分: 标准品和试剂 本文所用的多溴联苯和多溴二苯醚纯标准品均购自 AccuStandard; 所用试剂为甲苯,色谱纯,购自 Merck。准确称取各种标准品 10 mg(到 0.01 mg)分别溶于甲苯中并定容至 10 mL,得 到浓度为 1000 mg/L 的单一标准品储备液;然后取单一标准品储 备液各 100 µL,用甲苯定容至 10 mL,得到浓度为 10 mg/L 的混 合中间溶液。 仪器 本文采用 Intuvo 9000 气相色谱/5977B 单四极杆气质联用系统, 在选择离子监测模式 (SIM) 和电子轰击电离 (EI) 下运行,所用离 子源为 Inert Plus,其拉出极透镜的孔径为 6 mm。

气相色谱条件 色谱柱 Agilent DB-5HT, 15 m × 0.25 mm × 0.1 µm 进样模式 脉冲不分流进样,进样量 1 µL 进样口温度 280 °C 衬管 单锥,4 mm 内径,不带玻璃毛 载气 氦气,恒流,1.2 mL/min 柱温箱程序 在 100 °C 下保持 1 min,以 50 °C/min 的速率升 至 340 °C 并保持 3 min 传输线温度 340 °C 质谱条件 离子透镜 6 mm 溶剂延迟 2 min 离子源 EI 采集模式 SIM 调谐文件 Atune.u 离子源温度 350 °C 四极杆温度 150 °C 采集参数 见表 1

 

 混合标准溶液的配制 利用甲苯逐级稀释多溴联苯和多溴二苯醚的混合中间溶液,得 到浓度分别为 0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 和 5.0 mg/L 的混合标准 溶液。

结果与讨论: Intuvo 的快速分离 本文利用 Intuvo 9000 气相色谱系统的色谱柱直接加热技术,柱 温箱能够以 50 °C/min 的速率从 100 °C 升温至 340 °C,与通过空 气浴加热色谱柱的传统气相色谱系统相比,升温速率大大加快。 如图 1 所示为 0.1、0.2、0.5、 1.0、2.0 和 5.0 mg/L 6 个浓度下多 溴联苯和多溴二苯醚混合标准溶液的总离子流叠加色谱图,20 种 多溴联苯和多溴二苯醚化合物在 8 min 内全部流出,且所有化合 物分离度均良好。与 IEC 62321-6:2015 标准中所列的 16 min 分 析时间(见图 2)相比,分析效率有效提高一倍,样品通量显著 增加。

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