涂料中有毒有害物质的检测技术研究现状

1、涂料中有毒有害物质的检测技术研究现状    摘要：文中阐述了涂料中, 包括甲醛、重金属、挥发性有机化合物(V O C )、苯系物等有毒有害物质，并对有毒有害物质的检测技术及其研究现状进行了说明。 关键词：涂料有害物质 检测技术 研究 中图分类号： X327 文献标识码： A 文章编号： 前言 涂料中的有害元素主要来自涂料生产过程中使用的各种原材料，如各种颜填料、助剂等会夹带来各种元素。由于元素的毒性大小与其存在的形态、浓度和价态有关，所以在涂料的相关法规和标准中一般分别对可溶性元素和元素总量提出要求。 有毒有害物质 涂料一般由主要成膜物、次要成膜物(颜料

2、、填料)、辅助成膜物(各类助剂)、挥发物(溶剂、稀释剂)所组成。涂料中生态毒性物质的来源是多方面的, 其包括所用的原材料, 生产加工中的化学处理, 以及为了保证产品质量或赋予特殊功能而加入的各种助剂,如甲醛、苯、重金属、防腐剂、甲苯二异氰酸醋(T DI )以及挥发性有机物(V OC )等。 1 甲醛 甲醛是生产涂料用树脂的常用原料, 释放甲醛的因素大致有: 树脂合成时未反应的甲醛; 树脂中残留的游离甲醛; 已参与反应生成不稳定的化合物, 在一定条件下发生可逆反应而释放的甲醛; 吸附在胶体粒子周围已质子化的甲醛在电解质作用下释放出来。与产品的使用期、室内温度、湿度以及通风程度等因素有关。有资料表

3、明, 在室内温度2030 和相对湿度30 % 7 0 % 范围内, 树脂中释放的甲醛浓度与温度、相对湿度成正相关系。甲醛的化学性质十分活泼, 因此可采用多种定量分析方法测定甲醛, 主要方法有滴定分析法、分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法、电化学分析法。目前甲醛的滴定分析法主要有: 盐酸羟胺法、碘量法、亚硫酸钠法、亚硫酸氢钠法、氯化铵法。分光光度法主要有乙酞丙酮法、亚硫酸品红法、酚试剂(MB T H )法等。 2 重金属 涂料中所含的重金属来源于涂料生产时加入的各种助剂, 如催干剂、防污剂、消光剂、颜料和各种填料中所含的杂质, 如: 锡化合物、汞化合物、铜化合物、钻化合物、锌化合物、铅化合物

4、等。重金属侵人人体后, 会逐渐在体内蓄积, 并转化成毒性更强的金属有机化合物, 使人出现不同程度的中毒症状。其毒性大小与金属类型、理化特性、浓度、存在的价态及形态有关。 采用分光光度法、原子光谱法、电化学法测定痕量金属元素。涂料中金属元素含量较低, 一般采用前2 种测定方法, 容量法适用于金属元素浓度高的样品测定。分光光度法测定痕量金属的步骤一般是: 首先溶解样品, 将样品中有机物完全消除, 然后加人各种不同的显色剂与待测元素作用, 形成金属络合物(或生成其他有色产物), 最后在分光光度计仁测定显色液的吸光度。 与分光光度法相比, 目前原子光谱分析已成为涂料产品中痕量重金属分析的首选技术。这里

5、所说的原子光谱包括原子发射光谱分析法(主要用于定性半定量分析)、原子吸收光谱分析法(主要用作定量分析) 和等离子体原子发射光谱。 3 V O C 据估计, 全世界涂料年产量约2500万吨, 并以3% 的速度增长, 按平均含溶剂40 % 计, 全世界每年排放到大气中的溶剂约1 0 0 0 万吨, 因此涂料释放的挥发性有机化合物(V O C )是空气污染的重要来源。涂料产品释放V O C 气体的强度随时间而变化。在释放过程中, 还可与室内环境中的粒子相关联或以气溶胶的形式释放出来, 作为与粒子结合的有机化合物, 它在肺中沉积并可通过独特的粒子沉积的暴露途径对健康产生影响。V O C的测定可以采用顶

6、空法和吸附一解吸法, 可将样品中的挥发性组分分离出来, 避免其他非挥发性组分的干扰, 且绝大多数挥发性有机化合物也适合用气相色谱分析。 4 苯系物 在我国工业污染源调查的17 个重点行业中, 苯系物在15个行业中都作为产品或原料使用, 苯系物是有毒有害污染源。苯(系物) 的测定大多采用气相色谱法, 也有采用气一质联用仪进行测定的。涂料中的苯(系物) 大多先用溶剂溶解后进行测定。 二、有害元素的仪器分析检测技术概述 1分光光度法作为经典的分析方法之一，是将涂料样品做处理后加入不同的显色剂与待测元素作用，形成络合物或其他有色物质并测定其吸光度，根据吸光度与待测元素浓度成线性关系进行定量。许多标准都

7、采用此法进行重金属分析，如清漆和色漆中的可溶性铅、六价铬等检测就应用分光光度法。由于许多金属元素性质接近且有些显色剂选择性差，使得分光光度法应用受到一定限制，随着新的仪器分析技术的成熟，其他传统的元素分析更多倾向选择原子吸收光谱法或者发射光谱法等。 2电感耦合等离子体发射光谱法( ICP-OES /ICP-AES) 是20 世纪70 年代迅速发展起来的一种分析方法，与经典光谱法相比，它具有优异的多元素同时检出能力，样品消耗少，分析速度快，可在几分钟内同时作几十个元素的定量测定，并具有很好的检出限和精密度，对于多数元素其检出限一般为0. 1 100 ng /mL。当分析物含量不是很低即明显高于检

8、出限时，其RSD 一般可在1% 以下。ICP 发射光谱法在一般情况下分析校正曲线具有很宽的线性范围，操作简便易于掌握，特别是适用于液体样品的分析。许多国外标准都将其作为元素分析的基本方法之一，我国新制定和修订的涂料相关标准已经开始推荐使用这种方法。ICP 发射光谱法尽管提高了光源的分析性能，但光谱干扰的问题依然存在，此外，目前ICP OES 仪器价格还比较高，一次性投入较大，工作时需要消耗大量氩气，运转费用高，如果不与其他技术联用，还不能直接进行价态分析等因素也限制了其应用范围。但随着ICP 技术的进一步成熟，将有着广阔的前景。 3电感耦合等离子体质谱法( ICP MS) 是以ICP 作为质谱

9、的离子化源的一种质谱分析技术，与传统无机分析技术相比，ICP-MS 技术提供了更低的检出限( 可达x10-12级) 、分析精密度高、速度快、可进行多元素同时测定，并可提供精确的同位素信息等分析特性，是目前国际上在这一领域检测水平最高的分析技术之一，是公认理想的超痕量元素分析技术。随着ICP-MS 技术的迅速发展，已被广泛地应用于环境、材料分析等领域，许多标准已将其作为标准分析方法推荐，国外许多研究使用该法进行样品中的元素分析。但是由于ICP-MS 目前仪器价格相当昂贵，维护成本和运行费用比较高，相对于ICP-OES 其操作比较复杂，在常规分析前仍需由技术人员进行精密调整，制定方法仍需要相当熟练

10、的技术等原因，在经济欠发达地区目前还无法普及其应用。ICP-MS 可以与HPLC 等其他技术联用进行元素的形态等分析，其研究和应用将是今后ICP-MS 发展的重点。 4X射线荧光光谱法( XRF) 作为一种无损检测分析技术，可直接对块状、液体和粉末样品进行分析，具有分析迅速，可分析元素范围广的特点，对于波长色散X 射线荧光光谱仪( WDXRF) 和能量色散X 射线荧光光谱仪( EDXRF) ，检测范围为10-5 100%。相对于AAS、ICP OES、ICP MS 这些元素测试方法，X 射线荧光光谱法不需要复杂的样品前处理，目前已经成为WEEE 和ROHS 指令控制的有毒物质的重筛选分析技术之一，近年来的标准已经把其纳入到可选的分析方法之一，并已经被许多实验室和企业所采用。不足之处就是，定量分析需要标样，对轻元素的灵敏度低，但X 射线荧光分析法作为筛选分析有害元素，对于检验检疫等部门进行大批量样品的测定具有重要意义，可以大大加快样品的排查速度。 结束语 随着经济的高速发展，涂料的生产和消费量将不断地增加，完善并提高涂料中有害元素监测方法，选用合适的分析技术对帮助生产企业提高涂料产品质量、保障人体健康具有重要而积极的意义。 参考文献 1 曹新鑫,何小芳,张鹏斌,卫太成.浅议室内墙体材料中的有毒有害物质污染及其检测J. 资源节约与环保. 2007(06)