靠‘谱’系列之VOCs走航案例未知因子判定---以氟苯为例

2022-05-12 09:07:05, TOFWERK中国 TOFWERK中国-南京拓服工坊


氟苯(C6H5F)又名氟化苯,属于氟化物的一种,被广泛地应用在医学、农业及工业制造等化工品中。在医药方面,氟苯被用于合成氟呱丁醇、达罗呱丁苯、三氟哌啶醇等抗精神病特效药物;农药方面,氟苯被用于合成氟虫脲、氟硅唑、氟氯菌核利、氟苯嘧啶醇等杀虫剂;工程塑料方面,氟苯是聚醚酮、聚醚醚酮的单体和液晶材料的中间体。目前,医药用氟苯是氟苯行业最大的细分市场,占比达到65%左右[1],我国是全球氟苯行业的主要供给者之一,在全球氟苯产业具有较强的影响力。

氟苯有毒且具刺激性,可对人体健康产生严重的影响。目前尚未有法律法规针对氟苯的排放浓度进行限制,但是对氟苯所在的氟化物做出了要求。根据GBZ2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值—化学有害因素》中规定,包括氟苯在内的氟化物(不含氟化氢)空气中最高容许浓度为2mg/m3[2],如排放的氟化物全部为氟苯,可以简单理解为,标况下氟苯在空气中排放的最高容许浓度最大为460 ppbV。

图1 氟苯结构式

图2 走航路径上氟苯、丙酮、苯和二甲苯的浓度时间序列

在某园区的走航中,我们利用车载Vocus PTR-TOF对园区中的大气VOCs进行了“盲测”: 即在测量开始前无园区内各企业的排放特征因子信息。在园区环境部门管理人员的带领下,走航车进入企业厂区内进行了随机测量,在某时间点实测中在m/Q 97.045的位置检测到较强的响应(见图2),该信号的变化趋势与同步测量的丙酮、苯、二甲苯等物质的信号趋势明显不同,从10:09:30开始该信号开始剧烈上升,并在10:14:00检测到该信号最高值,半定量[3]其峰值浓度约为157.3 ppbV。

因该质量为非常规因子,当时并未加入到清单中。在短暂检查该信号的精确质量(m/Q 97.045)和对比数据库后,我们将该信号定性为氟苯(C6H5FH+)。该峰的12C、13C的氟苯同位素分布位置分别为m/Q 97.045(100%)、m/Q 98.048(6.56%),同位素分布在图3(b)同位素位置的实时质谱图中,匹配较好。其次,在后期核查中企业人员也确认企业在生产中使用的化学原料包含氟苯。

值得注意的是,在质量为m/Q 97的位置处还存在多种不同的物质,较常见的有呋喃甲醛(C5H5O2+,m/Q =97.028)和2-乙基呋喃(C6H9O+,m/Q =97.065)。上述这两种物质都会对氟苯的定性分析造成很大干扰,如检测到的精确质量因质谱仪器分辨率导致不够准确,那对定性结果会产生根本性的偏差。从理论上来讲,为区分这三个物质,质谱仪器的质量分辨率需至少达到3000 Th/Th。

(a)

(b)

图3 H3O+模式下Vocus PTR-TOF 走航监测中的质谱图:(a)质量轴位置。(b)同位素位置

参考文献:

[1]https://mp.ofweek.com/xincailiao/a456714798087

[2]《工作场所有害因素职业接触限值—化学有害因素》,GBZ2.1-2007

[3] https://www.tofwerk.com/zh-hans/vocus-ptr-toflingminduxiaozhunwenyizhishi/


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