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靠‘譜’系列之VOCs走航案例未知因子判定---以氟苯為例

氟苯(C6H5F)又名氟化苯,屬于氟化物的一種,被廣泛地應用在醫學、農業及工業制造等化工品中。在醫藥方面,氟苯被用于合成氟呱丁醇、達羅呱丁苯、三氟哌啶醇等抗精神病特效藥物;農藥方面,氟苯被用于合成氟蟲脲、氟矽唑、氟氯菌核利、氟苯嘧啶醇等殺蟲劑;工程塑膠方面,氟苯是聚醚酮、聚醚醚酮的單體和液晶材料的中間體。目前,醫藥用氟苯是氟苯行業最大的細分市場,占比達到65%左右[1],大陸是全球氟苯行業的主要供給者之一,在全球氟苯産業具有較強的影響力。

氟苯有毒且具刺激性,可對人體健康産生嚴重的影響。目前尚未有法律法規針對氟苯的排放濃度進行限制,但是對氟苯所在的氟化物做出了要求。根據GBZ2.1-2007《工作場所有害因素職業接觸限值—化學有害因素》中規定,包括氟苯在内的氟化物(不含氟化氫)空氣中最高容許濃度為2mg/m3[2],如排放的氟化物全部為氟苯,可以簡單了解為,标況下氟苯在空氣中排放的最高容許濃度最大為460 ppbV。

靠‘譜’系列之VOCs走航案例未知因子判定---以氟苯為例

圖1 氟苯結構式

靠‘譜’系列之VOCs走航案例未知因子判定---以氟苯為例

圖2 走航路徑上氟苯、丙酮、苯和二甲苯的濃度時間序列

在某園區的走航中,我們利用車載Vocus PTR-TOF對園區中的大氣VOCs進行了“盲測”: 即在測量開始前無園區内各企業的排放特征因子資訊。在園區環境部門管理人員的帶領下,走航車進入企業廠區内進行了随機測量,在某時間點實測中在m/Q 97.045的位置檢測到較強的響應(見圖2),該信号的變化趨勢與同步測量的丙酮、苯、二甲苯等物質的信号趨勢明顯不同,從10:09:30開始該信号開始劇烈上升,并在10:14:00檢測到該信号最高值,半定量[3]其峰值濃度約為157.3 ppbV。

因該品質為非正常因子,當時并未加入到清單中。在短暫檢查該信号的精确品質(m/Q 97.045)和對比資料庫後,我們将該信号定性為氟苯(C6H5FH+)。該峰的12C、13C的氟苯同位素分布位置分别為m/Q 97.045(100%)、m/Q 98.048(6.56%),同位素分布在圖3(b)同位素位置的實時質譜圖中,比對較好。其次,在後期核查中企業人員也确認企業在生産中使用的化學原料包含氟苯。

值得注意的是,在品質為m/Q 97的位置處還存在多種不同的物質,較常見的有呋喃甲醛(C5H5O2+,m/Q =97.028)和2-乙基呋喃(C6H9O+,m/Q =97.065)。上述這兩種物質都會對氟苯的定性分析造成很大幹擾,如檢測到的精确品質因質譜儀器分辨率導緻不夠準确,那對定性結果會産生根本性的偏差。從理論上來講,為區分這三個物質,質譜儀器的品質分辨率需至少達到3000 Th/Th。

靠‘譜’系列之VOCs走航案例未知因子判定---以氟苯為例

(a)

靠‘譜’系列之VOCs走航案例未知因子判定---以氟苯為例

(b)

圖3 H3O+模式下Vocus PTR-TOF 走航監測中的質譜圖:(a)品質軸位置。(b)同位素位置

參考文獻:

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

[2]《工作場所有害因素職業接觸限值—化學有害因素》,GBZ2.1-2007

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