发布日期：2024-01-25 11:26 点击次数：97
热裂解-气相色谱-质谱法（Py-GC-MS）
热裂解-气相色谱-质谱法（Py-GC-MS）分析微塑料主要基于三种时期的联用，将复杂的微塑料样品升沉为可识别的化学信息，具体旨趣如下：
1. 热裂解旨趣
- 化学键断裂：微塑料本体是高分子团聚物，由大皆类似单位通过共价键流畅而成。在热裂解经由中，将微塑料样品置于无氧或低氧环境，并快速加热到较高温度（频频在500 - 1000℃）。高温提供的能量使微塑料分子中的共价键断裂，团聚物大分子领会为较小的碎屑，这些碎屑主如若单体、低聚物以至极他特征性的裂解居品。举例，聚乙烯（PE）分子链在高温下C-C键断裂，生成不同碳数的烯烃类小分子。
- 裂解居品的造成：不同种类的微塑料，由于其化学结构和组成的各别，热裂解时化学键断裂的位置和款式不同，从而产生具有特征性的裂解居品。像聚苯乙烯（PS）热裂解会产生苯乙烯单体及一些含有苯环结构的低聚物，这些特征居品是后续玩忽微塑料种类的紧迫依据。裂解最紧迫的要道就是精确的放置热能.
团聚物的断裂款式具有特征性，生成特征碎屑，这是PY-GC/MS大概用来推敲团聚物的根柢场地
2. 气相色谱分离旨趣
- 分派别数各别：热裂解产生的夹杂裂解居品随载气（频频为惰性气体，如氦气）投入气相色谱柱。气相色谱柱内填充有固定相，不同裂解居品在固定相和载气之间的分派别数存在各别。分派别数大的组分在固定相中停留时间长，迁徙速率慢；分派别数小的组分则在载气中停留时间长，迁徙速率快。
- 分离经由：跟着载气的流动，裂解居品在色谱柱中反复进行气固（或气液）两相间的分派。经过一定长度的色谱柱后，不同的裂解居品因分派别数的各别而互相分离，按先后律例循序从色谱柱流出。举例，关于PE热裂解产生的不同碳数烯烃，在色谱柱中会依据其沸点、极性等性质各别收尾分离。
3. 质谱检测旨趣
- 离子化：从气相色谱柱流出的已分离裂解居品投入质谱仪，最初在离子源中被离子化。常用的离子化款式有电子轰击电离（EI）等，EI源通过高能电子束轰击裂解居品分子，使其失去电子造成带正电荷的离子。
- 质料分析：离子在质料分析器中，把柄其质荷比（m/z）的不同进行分离。举例，在四极杆质料分析器中，通过施加特定的直流电压和射频电压，只好特定质荷比的离子大概安定通过四极杆，到达检测器。
- 质谱图生成：检测器检测到不同质荷比的离子，并将其升沉为电信号，经放大和数据处理后，生成以质荷比为横坐标、离子相对品貌为纵坐意见质谱图。每种裂解居品皆有其专有的质谱图，通过与已知化合物的尺度质谱图（如NIST质谱库中的图谱）进行比对，可笃定裂解居品的化学结构。磋商气相色谱的保留时间信息，大概对微塑料热裂解产生的多样居品进行准确的定性和定量分析，进而估量微塑料的种类、组成等信息。
热裂解-气相色谱-质谱法（Py-GC-MS）在微塑料分析的应用
1. 微塑料的定性分析
- 塑料种类辩别：不同类型的塑料具有专有的化学结构，在热裂解经由中会产生特定的裂解居品。通过Py - GC - MS分析这些裂解居品的色谱和质谱图，可与已知塑料尺度品的图谱进行比对，从而准确辩别微塑料的种类。举例，聚乙烯（PE）热裂解后主要产生一系列烯烃类化合物，聚丙烯（PP）热裂解居品则具有其特征的碳链踱步和结构，凭借这些特征峰能明晰分辨PE和PP等常见微塑料。
- 复杂环境样品中微塑料识别：在环境水样、泥土、千里积物等复杂样品中，微塑料可能与多样有机物、无机物夹杂在一齐。Py - GC - MS大概从复杂基质中领略出微塑料的特征裂解居品信号，收尾对微塑料的准确识别。比如在海洋千里积物样品分析中，即使存在大皆的腐殖质等干预物资，也曾可通过特征裂解居品识别出其中的聚苯乙烯（PS）微塑料。
2. 微塑料的定量分析
- 外标法：通过制备一系列已知浓度的塑料尺度品，进行热裂解 - 气相色谱 - 质谱分析，建设特定裂解居品的峰面积与塑料浓度的尺度弧线。关于未知样品，在调换分析条目下，把柄规划裂解居品的峰面积，从尺度弧线入彀算出微塑料的含量。举例，在分析浑水中聚氯乙烯（PVC）微塑料时，诈欺氯乙烯单体等特征裂解居品的峰面积，基于外标法尺度弧线收尾PVC微塑料的定量。
- 内标法：向样品和尺度品中加入一定量的内标物资，该内标物在热裂解经由中化学性质安定且与微塑料的裂解经由互不干预。把柄内标物和微塑料特征裂解居品的峰面积比，磋商尺度品中已知的微塑料浓度，建设改良弧线，从而收尾对样品中微塑料的准笃定量。内标法可灵验改良分析经由中进样量、仪器反应等因素的波动，擢升定量分析的准确性，尤其适用于复杂基质样品中微塑料的定量。
3. 微塑料添加剂及老化进度分析
- 添加剂分析：塑料在坐褥经由中常添加增塑剂、抗氧化剂等多样添加剂。这些添加剂在热裂解经由中也会产生相应的裂解居品。Py - GC - MS不错同期检测微塑料基体和添加剂的裂解居品，从而笃定微塑料中添加剂的种类和含量。举例，在分析聚对苯二甲酸乙二酯（PET）微塑料时，大概检测出其中可能添加的抗氧化剂1010等添加剂的特征裂解居品，了解其在微塑料中的存在情况。
- 老化进度评估：微塑料在环境中会阅历老化经由，其化学结构会发生变化。老化后的微塑料热裂解居品的种类和相对含量与簇新微塑料有所不同。通过Py - GC - MS对比分析簇新和老化微塑料的裂解图谱，可获取老化经由中微塑料化学键断裂、腾达成官能团等信息，进而评估微塑料的老化进度。举例，老化的PE微塑料可能会由于氧化等作用，在裂解图谱中出现更多含氧官能团的裂解居品，通过这些居品的相对含量变化可评估其老化进度。
热裂解-气相色谱-质谱法分析微塑料的具体应用案例：
海水微塑断定量分析
- 践诺经由：选择聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）5种不同塑料，立时夹杂组合成样品，每个样品称量100μg放入裂解管中。摄取Pyroprobe 6150热裂解仪，设置裂解参数为700℃、升温速率20℃/ms，接口、传输线、阀箱温度均为300℃。气相色谱质谱联用仪（GCMS）摄取5%苯基30m*0.25mm色谱柱，载气为氦气，流速1.25mL/min，50:1分流进样口，AG百家乐透视软件柱温箱运行温度40℃，保握2min，以12℃/min升到320℃，保握10min，离子源温度230℃，扫描范围35-600amu。
- 践诺终结：该圭表告捷辩别出了夹杂样品中的5种塑料团聚物，而况以聚苯乙烯为例，制作了4个质料级别的改良弧线，线性达到0.997，通过改良弧线计较得到聚苯乙烯质料为7.69μg，证明注解了该圭表可用于海水中复杂环境样品中微塑料的定量分析。
泥土微塑断定性定量分析
- 践诺经由：选择聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）6种塑料纯品，用天瓜分又名取2mg各微塑料，诈欺高温高压萃取款式进行融化，萃取溶剂为二氯甲烷，最终溶剂定容40ml。取研细过筛后的环境土样5g，在105℃烘箱中干燥过夜，与3g硅藻土夹杂均匀，装填至10ml的萃取罐中，进行高温高压萃取。萃取液收罗后浓缩至1ml，取20µl进行Py-GC-MS分析。热裂解仪参数设置为热裂解700℃ 40s；interface300℃ 3min；阀箱300℃；传输线320℃。GC-MS参数为进样口320℃；50:1分流；色谱柱DB-50.25m*30m*0.25µm；柱温箱40℃保握2min，10℃/min升到100℃，50℃/min升到300℃，保握3min；接口320℃；EI源；scan35-600amu；离子源250℃；溶剂蔓延0.5min。
- 践诺终结：在泥土样品中检出PS 25mg/kg，PP 14mg/kg，其它塑料未检出，标明该圭表不错用于泥土微塑料的定性定量分析。
农业泥土微塑断定量分析
- 践诺经由：推敲东说念主员鸠合了不同农业区域的泥土样本，经过风干、筛分和均质化处理。摄取大容量样分内析时期磋商热裂解气相色谱-质谱联用（Py-GC-MS/MS），针对聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS），选择了特定的热裂解居品进行检测，如1,13-四癸二烯（PE2）用于聚乙烯，并摄取选择离子监测（SIM）和选择反应监测（SRM）模式进行分析。
- 践诺终结：通过优化仪器参数和选择特定的热裂解居品，显赫擢升了对PE、PET和PS的检测精度，经管了传统圭表中聚乙烯含量高估的问题，在不同浓度范围内考据了圭表的线性和准确性，为农业泥土中的塑料浑浊评估提供了可靠的圭表。
水中微塑断定性分析
- 践诺经由：对来自灰水、流经水、水池水、瓶装水过滤后的滤纸进行热裂解-气相色谱-质谱分析。摄取GERSTEL PYRO Core热裂解芯系统，使用“智能梯度热裂解”圭表，分析过滤纸上的微塑料。
- 践诺终结：在灰水样本中检测到了聚乙烯；水池水样本中检测到了增塑剂如邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯和邻苯二甲酸二异壬酯，以及苯乙烯至极同系物α-甲基苯乙烯，标明可能存在聚苯乙烯材料的浑浊；径流样品分析阐发了说念路是SBR橡胶颗粒团聚物浑浊的一个紧迫起原。
热裂解-气相色谱-质谱法（Py-GC-MS）时期优弱点：
优点
1. 高灵巧度与高分辨率
- 检测微小含量：Py-GC-MS大概检测出极其微量的微塑料，即即是在复杂环境样本中含量极低的微塑料，也能精确探伤。举例在每升仅含微克级微塑料的水样中，该圭表也能灵验识别。
- 精细分离物资：气相色谱的高分辨率可将热裂解产生的复杂夹杂物中的各个因素精细分离，质谱则能准确测定各因素的分子量和结构信息，从而明晰分辨不同种类微塑料至极裂解居品。比如关于结构相同的聚乙烯和聚丙烯微塑料，也能通过其裂解居品的轻细各别进行辩别。
2. 准确玩忽塑料种类
- 特征居品分析：不同类型的塑料具有专有的化学结构，热裂解时会产生特定的裂解居品。通过分析这些特征居品，可明确微塑料的种类。如聚苯乙烯热裂解后会产生苯乙烯单体及联系低聚物，通过检测这些特征居品就能准确判断样本中存在聚苯乙烯微塑料。
- 参考谱库对比：现在已建设了丰富的塑料热裂解居品尺度谱库，分析时将样品的裂解图谱与谱库对比，即可快速准确地玩忽微塑料种类，操作方便且终结可靠。
3. 可分析复杂基质样本：在环境监测中，微塑料常存在于水样、泥土、千里积物等复杂基质中。Py-GC-MS对复杂基质有较好的耐受性，能从大皆干预物资中索求微塑料的灵验信息，收尾对微塑料的准确分析。举例在富含腐殖质、微生物等因素的泥土样本中，也曾不错告捷分析出微塑料。
4. 提供分子结构信息：质谱不仅能测定裂解居品的分子量，还能通过碎屑离子分析得回分子结构信息。这关于真切了解微塑料的化学结构、添加剂因素以及老化经由均分子结构的变化至关紧迫。举例，不错通过分析裂解居品的结构，笃定微塑料中增塑剂的具体种类和结构。
弱点
1. 样品制备要求高
- 前期处理复杂：为确保分析终结准确，样品需进行精采的前期处理，包括鸠合、筛选、分离、纯化等多个模范。举例从环境样本均分离微塑料时，要摄取过滤、密度分离等多种圭表，操作繁琐且易引入过错。
- 堤防浑浊禁闭：在样品处理经由中，极微量的外界塑料浑浊皆可能影响分析终结。因此，统统这个词操作经由需在严格的无浑浊环境下进行，对践诺斥地和操作时期要求极高。
2. 仪器本钱与惊奇用度高
- 购置本钱奋斗：Py-GC-MS仪器价钱不菲，包括热裂解仪、气相色谱仪和质谱仪等组件，整套斥地的购置用度频频在数十万元至上百万元不等，这对好多科研机构和践诺室的资金预算组成较大压力。
- 惊奇与运行本钱高：仪器需要按期进行校准、惊奇，更换零部件，且运行经由中耗尽的载气、色谱柱等耗材用度较高。此外，为保证仪器性能，还需配备专科的时期东说念主员进行操作和惊奇，进一步增多了使用本钱。
3. 分析时间长：从样品的热裂解、气相色谱分离到质谱检测，统统这个词经由较为耗时。一次齐备的分析可能需要几至极钟致使数小时，若样本数目较多，分析后果较低，难以满足快速检测的需求。举例在大范畴环境微塑料监测样子中，大皆样本的分析周期会较长。
4. 对操作主说念主员要求高：仪器的操作触及热裂解条目选择、气相色谱参数优化、质谱数据解读等多个专科范畴常识。操作主说念主员不仅要闇练仪器的责任旨趣和操作圭表，还需具备深厚的化学分析布景常识，智商准确地进行践诺操作和数据分析，不然容易导致践诺过错或失实终结。
附：莱伯泰科-好意思国CDS热裂解仪
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