Determination of Volatile Organic Compounds in Water-based Paints and Varnishes Using Gas Chromatography

Význam tématu

Emise těkavých organických sloučenin (VOCs) z nátěrových hmot má zásadní dopad na kvalitu vnitřního ovzduší a lidské zdraví. Regulace obsahu VOCs vnějších i vnitřních nátěrových systémů je klíčová pro minimalizaci znečištění a dosažení souladu s legislativními limity. Rozvoj rychlých a spolehlivých analytických metod přispívá k efektivní kontrole kvality a ochraně životního prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo vyvinout zkrácenou a efektivní metodu pro kvantitativní stanovení 30 běžně používaných VOCs ve vodou ředitelných barvách a lakách pomocí plynové chromatografie s FID detekcí. Metoda vychází z čínské normy GB 18582-2008, ale redukuje dobu analýzy na 10,5 minuty.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byl použit plynový chromatograf Shimadzu GC-2025 vybaven auto-injektorem AOC-20i a kapilární kolonkou J&W DB-1701 (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm). Detekce probíhá pomocí plamenoionizačního detektoru FID-2010. Nosným plynem je helium. Teplotní program pece zajišťuje rychlé rozdělení 35 píků do 10,5 minuty. Vzorky se připravují jednoduchým ředěním v acetonitrilu, přidáním interních standardů (dimethylglykol, dimethyldiglykol) a markeru bodu varu (diethyladipát), následnou sonikací, centrifugací a filtrací.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizovaná metoda umožnila úplné rozlišení 30 VOCs s RSD opakovatelnosti pod 0,5 % při 300 mg/L a pod 2 % při 30 mg/L. Chromatografická analýza vzorků reálných vodou ředitelných barev prokázala celkový obsah VOCs 32,8 g/L pro vnitřní barvu a 50,2 g/L pro venkovní barvu, což je v souladu s limitem 120 g/L stanoveným čínskou normou. Metoda spolehlivě identifikovala a kvantifikovala i dosud nekalibrované sloučeniny označené jako unknowns.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýzy z 31 na 10,5 minuty
• Simplifikované přípravy vzorku vhodné pro pigmentované matrix
• Vysoká přesnost a opakovatelnost výsledků
• Možnost rychlé kontroly kvality ve výrobních a kontrolních laboratořích

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k plné automatizaci přípravy vzorků, integraci s hmotnostní spektrometrií pro rozšíření detekovaných sloučenin a online sledování emisí VOCs. Dále se očekává využití metodiky při certifikacích nových ekologických nátěrových systémů.

Závěr

Navržená metoda GC-FID na přístroji Shimadzu GC-2025 představuje rychlý, přesný a efektivní nástroj pro stanovení VOCs ve vodou ředitelných barvách a lacích. Její jednoduchost a spolehlivost umožňuje široké nasazení v průmyslové a výzkumné praxi.

Reference

1. G. Wieslander, D. Norback, E. Bjornsson Int Arch Occup Environ Health 1997, 69, 115–124
2. EPA Introduction to Indoor Air Quality, retrieved 20 Jun 2014
3. PaintQuality.com Water-based vs. solvent-based, retrieved 20 Jun 2014
4. GB 18582:2008 Indoor decorating and refurnishing materials – Limit of harmful substances of interior architectural coatings
5. ISO 11890-2:2013 Paints and varnishes – Determination of volatile organic compound (VOC) content – Part 2: Gas-chromatographic method