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

Význam tématu

Emise těkavých organických látek (VOC) z nátěrů představují významný zdroj znečištění vnitřního i venkovního prostředí. Přesná a rychlá kvantifikace obsahu VOC ve vodou ředitelných barvách a lacích je klíčová pro splnění legislativních limitů a zajištění bezpečnosti uživatelů.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout zkrácenou a efektivní metodu pro stanovení 30 běžně užívaných VOC ve vodou ředitelných barvách a lacích pomocí plynové chromatografie s detektorem FID. Metoda vychází z čínské normy GB 18582-2008, avšak umožňuje výrazně zkrátit dobu analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly připraveny ředěním v acetonitrilu, přidáním dvou interních standardů (dimethyl glycol a dimethyl diglycol) a markéru bodu varu (diethyl adipát). Čištění provedeno centrifugací a filtrací PTFE stříkačkovým filtrem 0,2 µm. Kvantifikace proběhla metodou jedné bodové kalibrace s interními standardy.

• Automatický injektor AOC-20i
• Chromatograf GC-2025 se split injekcí (20:1) a injekční teplotou 200 °C
• Kolona J&W DB-1701 (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm)
• Mobilní fáze helium (průtok 37,5 cm/s)
• Detektor plamenoionizační FID při 280 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Vyvinutá metoda umožnila separaci 35 špiček (včetně interních standardů a markéru) během 10,5 minuty. Opakovatelnost byla vynikající: %RSD < 0,5 % při 300 mg/L a < 2 % při 30 mg/L. Kvantifikaci xylenů bylo zavedeno jako součet všech tří izomerů. U dvou komerčních vzorků vodou ředitelných barev byly naměřeny celkové obsahy VOC 32,8 g/L (interiérová barva) a 50,2 g/L (exteriérová barva), což je výrazně pod limitem 120 g/L stanoveným čínskou normou.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí výrazné zkrácení doby analýzy ve srovnání s klasickou procedurou, jednoduchou přípravu vzorku a spolehlivou kvantifikaci širokého spektra VOC. Je vhodná pro kontrolu kvality ve výrobě barev, inspekci dodržování předpisů a monitoring v laboratořích QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se nasazení automatizovaných přípravných systémů, rozšíření seznamu analyzovaných sloučenin o nové nízkomolekulární organické látky a využití párování plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií pro zvýšení selektivity a citlivosti. Dále je perspektivní miniaturní GC pro terénní měření a on-line monitoring průmyslových procesů.

Závěr

Popsaná metoda plynové chromatografie se split injekcí a FID detekcí představuje rychlý, přesný a jednoduše aplikovatelný postup pro kvantifikaci 30 VOC ve vodou ředitelných barvách a lacích. Metoda splňuje požadavky norem na opakovatelnost a umožňuje ověřit soulad výrobků s legislativními limity.

Reference

1. G. Wieslander, D. Norbäck, E. Björnsson Int Arch Occup Environ Health 1997;69:115–124
2. U.S. Environmental Protection Agency An introduction to indoor air quality, EPA, 2014
3. Paint Quality Institute Water-based vs solvent-based paints, 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 content – Part 2 Gas-chromatographic method