本發(fā)明涉及一種揮發(fā)性有機(jī)化合物回收率測(cè)試方法，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、結(jié)果準(zhǔn)確、測(cè)試成本低廉、受環(huán)境條件影響小的環(huán)境測(cè)試艙揮發(fā)性有機(jī)化合物回收率測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
目前室內(nèi)空氣中污染物的濃度明顯高于室外，在影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的因素中，甲醛一直是以往國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)，而對(duì)其他揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的研究較少。隨著人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量要求的提高，VOCs逐漸成為國(guó)內(nèi)外居民關(guān)注的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，這些VOCs主要來(lái)源于裝飾裝修時(shí)大量采用的人造板、地板、紡織品、壁紙等材料，使得現(xiàn)階段對(duì)這些材料中VOCs的測(cè)試成為眾多生產(chǎn)廠商和廣大消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)。目前，對(duì)材料中VOCs的測(cè)試過(guò)程，依據(jù)VOCs的捕集與進(jìn)樣技術(shù)，可分為靜態(tài)過(guò)程和動(dòng)態(tài)過(guò)程。靜態(tài)過(guò)程有靜態(tài)頂空進(jìn)樣法、頂空-固相微萃取法、等，而動(dòng)態(tài)過(guò)程則有吹掃捕集法、環(huán)境測(cè)試艙法、等。與其他方法相比，環(huán)境測(cè)試艙法是基于模擬裝飾裝修材料實(shí)際使用(溫度、濕度、空氣交換率)時(shí)VOCs的釋放情況，更有利于真實(shí)評(píng)估其環(huán)境危害性，因此環(huán)境測(cè)試艙法成為不同固體材料中VOCs測(cè)定的主流測(cè)試方法。國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)如GB/T 29899、ISO 16000-9、ANSI/BIFMA M7.1等標(biāo)準(zhǔn)皆采用環(huán)境測(cè)試艙法。
VOCs測(cè)試用的環(huán)境測(cè)試艙，除了對(duì)溫度、濕度具有較高的要求外，還對(duì)艙體VOCs回收率、空氣泄漏率、測(cè)試艙背景濃度等條件參數(shù)提出了詳細(xì)的要求，致使目前市場(chǎng)上環(huán)境測(cè)試艙造價(jià)昂貴。為了保證環(huán)境測(cè)試艙測(cè)試結(jié)果的可靠性，不同標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)測(cè)試艙的VOCs回收率都有明確要求，GB/T 29899和ISO 16000-9都要求環(huán)境測(cè)試艙對(duì)甲苯和正十二烷的平均回收率不少于80％。然而，環(huán)境測(cè)試艙的VOCs回收率的測(cè)試，由于缺乏穩(wěn)定VOCs釋放源問(wèn)題，一直成為其技術(shù)參數(shù)測(cè)試的一大難點(diǎn)。目前VOCs回收率的測(cè)試，主要有兩種測(cè)試方法。一種是將兩臺(tái)測(cè)試艙串聯(lián)運(yùn)行，待穩(wěn)定后分別測(cè)定兩臺(tái)測(cè)試艙的出口氣體濃度，從而計(jì)算出后面這臺(tái)艙的VOCs回收率。這種方式需要兩臺(tái)測(cè)試艙，只適合生產(chǎn)商庫(kù)存允許條件下才能可行，測(cè)試成本昂貴，管路連接復(fù)雜。測(cè)試艙日常使用人員無(wú)法采用該方法。第二種是采用生物膜法制備VOCs釋放源，放置于測(cè)試艙中，連續(xù)不斷穩(wěn)定釋放某種VOC，然后進(jìn)行回收率測(cè)試。這種方法操作簡(jiǎn)單，但成本較高，且該釋放源很難保證持續(xù)不斷的穩(wěn)定釋放相同濃度的VOC，使得最終測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性難以得到保證。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、結(jié)果準(zhǔn)確、測(cè)試成本低廉、受環(huán)境條件影響小的環(huán)境測(cè)試艙揮發(fā)性有機(jī)化合物回收率測(cè)試方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的環(huán)境測(cè)試艙揮發(fā)性有機(jī)化合物回收率的測(cè)定方法，其具體步驟包括：首先將一個(gè)培養(yǎng)皿置于支架臺(tái)上，放在環(huán)境測(cè)試艙中，培養(yǎng)皿位于測(cè)試艙的中心處；采用注射針或移液管移取一定體積一定濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)溶液，立刻關(guān)閉艙門；然后先連續(xù)再間隔一定時(shí)間采用固體吸附劑采樣管采集空氣樣品，采用自動(dòng)熱脫附儀聯(lián)用氣相色譜/質(zhì)譜儀測(cè)試艙內(nèi)VOCs濃度變化；最后對(duì)氣體濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合，根據(jù)擬合函數(shù)積分面積計(jì)算環(huán)境測(cè)試艙回收擬合量，最終計(jì)算測(cè)試艙回收率。
支架臺(tái)為不吸附VOCs的不銹鋼材質(zhì)，培養(yǎng)皿為玻璃材質(zhì)，其尺寸為Φ70mm×15mm，支架臺(tái)高度確保培養(yǎng)皿處于測(cè)試艙中心位置處。
VOCs標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度為100-500μg/mL；所用溶劑為正己烷+甲醇，體積比1∶1；標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為1000mL。
先連續(xù)再間隔一定時(shí)間采集空氣樣品，從關(guān)閉艙門開始計(jì)時(shí)，首先連續(xù)采樣1小時(shí)，然后分別在第1.5小時(shí)、第2小時(shí)、第3小時(shí)、第4小時(shí)、第6小時(shí)、第8小時(shí)、第12小時(shí)采樣，采樣時(shí)間10分鐘；采樣流量為200-300mL/min。
采用吸附劑采樣管在測(cè)試艙出口處采集氣體，吸附劑采用Carbopack B/CarbosieveTM S-III吸附劑。吸附管中VOCs分析設(shè)備為自動(dòng)熱脫附儀聯(lián)用氣相色譜/質(zhì)譜儀。
對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)的出口空氣VOCs濃度值進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合，擬合函數(shù)為一階指數(shù)衰減擬合。根據(jù)擬合函數(shù)積分面積計(jì)算VOCs回收擬合量，最終計(jì)算出環(huán)境測(cè)試艙回收率。
本專利所述數(shù)據(jù)擬合方法，對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)的艙出口氣體濃度值進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合，擬合函數(shù)為一階指數(shù)衰減擬合。根據(jù)擬合函數(shù)積分面積計(jì)算環(huán)境測(cè)試艙回收擬合量，最終計(jì)算測(cè)試艙回收率。
本專利與原有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
1、本方法直接采用VOCs標(biāo)準(zhǔn)溶液注入到環(huán)境測(cè)試艙內(nèi)置的培養(yǎng)皿中，保證了VOCs總量的準(zhǔn)確性。與生物膜法制備VOCs釋放源相比，環(huán)境測(cè)試艙內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物來(lái)源方便，總量準(zhǔn)確并可調(diào)，方法簡(jiǎn)捷，操作簡(jiǎn)便。
2、本方法配置的VOCs標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用(正己烷+甲醇)(體積比1∶1)作為溶劑，該類型混合溶劑更利于不同類型目標(biāo)有機(jī)物(如甲苯、正十二烷)的同時(shí)揮發(fā)，保證了最終回收率結(jié)果計(jì)算的準(zhǔn)確性。
3、本方法采用的前1小時(shí)全采集，然后間隔采集艙內(nèi)出口氣體樣品的方法，主要是由于注入的VOCs標(biāo)準(zhǔn)樣品在前期需要一定時(shí)間完全均勻揮發(fā)至整個(gè)艙內(nèi)空間。這樣的采樣方法設(shè)計(jì)，經(jīng)證實(shí)可以有效的提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證了整個(gè)回收率測(cè)定方法的可靠性。
4、本方法中采集氣體樣品的吸附劑采用Carbopack B/CarbosieveTM S-III吸附劑，具有高的熱穩(wěn)定性和吸附有機(jī)物的廣泛性，研究表明該吸附劑可有效避免苯系物(如苯)和烷烴類有機(jī)物(如正十二烷)的穿透。相比于目前的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，該吸附劑的應(yīng)用極大的提高了方法的測(cè)定準(zhǔn)確性。
5、本方法中對(duì)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的出口空氣濃度值進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合，擬合函數(shù)為一階指數(shù)衰減擬合，擬合度高于0.9995，進(jìn)一步保證測(cè)試艙中VOCs回收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
6、與兩臺(tái)環(huán)境測(cè)試艙串聯(lián)運(yùn)行的測(cè)試方法相比，本方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、結(jié)果準(zhǔn)確、測(cè)試成本低廉、受環(huán)境條件影響小，更適合于環(huán)境測(cè)試艙操作人員使用。
附圖說(shuō)明
圖1為數(shù)據(jù)處理過(guò)程及環(huán)境測(cè)試艙回收率測(cè)定結(jié)果圖
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的環(huán)境測(cè)試艙揮發(fā)性有機(jī)化合物回收率的測(cè)定方法，其具體步驟包括：首先將一個(gè)培養(yǎng)皿置于支架臺(tái)上，放在環(huán)境測(cè)試艙中，培養(yǎng)皿位于測(cè)試艙的中心處；采用注射針或移液管移取一定體積一定濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)溶液，立刻關(guān)閉艙門；然后先連續(xù)再間隔一定時(shí)間采用固體吸附劑采樣管采集空氣樣品，采用自動(dòng)熱脫附儀聯(lián)用氣相色譜/質(zhì)譜儀測(cè)試艙內(nèi)VOCs濃度變化；最后對(duì)氣體濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合，根據(jù)擬合函數(shù)積分面積計(jì)算環(huán)境測(cè)試艙回收擬合量，最終計(jì)算測(cè)試艙回收率。
支架臺(tái)為不吸附VOCs的不銹鋼材質(zhì)，培養(yǎng)皿為玻璃材質(zhì)，其尺寸為Φ70mm×15mm，支架臺(tái)高度確保培養(yǎng)皿處于測(cè)試艙中心位置處。
VOCs標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度為100-500μg/mL；所用溶劑為正己烷+甲醇，體積比1∶1；標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為1000mL。
先連續(xù)再間隔一定時(shí)間采集空氣樣品，從關(guān)閉艙門開始計(jì)時(shí)，首先連續(xù)采樣1小時(shí)，然后分別在第1.5小時(shí)、第2小時(shí)、第3小時(shí)、第4小時(shí)、第6小時(shí)、第8小時(shí)、第12小時(shí)采樣，采樣時(shí)間10分鐘；采樣流量為200-300mL/min。
采用吸附劑采樣管在測(cè)試艙出口處采集氣體，吸附劑采用Carbopack B/CarbosieveTM S-III吸附劑。吸附管中VOCs分析設(shè)備為自動(dòng)熱脫附儀聯(lián)用氣相色譜/質(zhì)譜儀。
對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)的出口空氣VOCs濃度值進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合，擬合函數(shù)為一階指數(shù)衰減擬合。根據(jù)擬合函數(shù)積分面積計(jì)算VOCs回收擬合量，最終計(jì)算出環(huán)境測(cè)試艙回收率。
本專利所述數(shù)據(jù)擬合方法，對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)的艙出口氣體濃度值進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合，擬合函數(shù)為一階指數(shù)衰減擬合。根據(jù)擬合函數(shù)積分面積計(jì)算環(huán)境測(cè)試艙回收擬合量，最終計(jì)算測(cè)試艙回收率。
實(shí)施例1
對(duì)本方法中吸附管前處理和VOCs標(biāo)準(zhǔn)溶液配制進(jìn)行描述。
1)吸附管前處理：
稱取約250～350mg顆粒大小20～40目的Carbopack B/CarbosieveTM S-III吸附劑填裝到規(guī)格為6.5mm×90mm的不銹鋼吸附管中。
將上述吸附管裝于吸附管老化裝置上，進(jìn)行老化處理；老化溫度280℃，老化時(shí)間60min；老化后吸附管中不含有目標(biāo)VOCs。
2)VOCs標(biāo)準(zhǔn)溶液配制
以配制濃度為500μg/mL的甲苯和正十二烷的標(biāo)準(zhǔn)溶液為例。
按體積比1∶1配制混合試劑(甲醇+正己烷)，置于試劑瓶中待用。移取少量(甲醇+正己烷)混合試劑于100mL棕色容量瓶中，減量法分別稱取約50mg(精確至0.2mg)的甲苯和正十二烷標(biāo)準(zhǔn)樣品于容量瓶中，用混合溶劑(甲醇+正己烷)定容至刻度，搖勻待用。
實(shí)施例2
對(duì)本方法中環(huán)境測(cè)試艙出口氣體采樣過(guò)程進(jìn)行描述。
1)環(huán)境測(cè)試艙凈化處理
首先將環(huán)境測(cè)試艙進(jìn)行高溫凈化處理，清除艙內(nèi)壁和管道內(nèi)吸附的VOCs。凈化處理后，環(huán)境測(cè)試艙狀態(tài)穩(wěn)定在溫度23℃，濕度50％RH，空氣交換率1m3/m3。
2)標(biāo)準(zhǔn)溶液的注入
采用進(jìn)樣針或移液管移取1000mL上述標(biāo)準(zhǔn)溶液注入到環(huán)境測(cè)試艙內(nèi)置培養(yǎng)皿中，立刻關(guān)閉艙門。同時(shí)將已老化的吸附管聯(lián)接上恒流氣體采樣器或大氣采樣器上進(jìn)行空氣采樣，采樣流量200mL/min，連續(xù)采樣1小時(shí)。以后分別在第1.5小時(shí)、第2小時(shí)、第3小時(shí)、第4小時(shí)、第6小時(shí)、第8小時(shí)、第12小時(shí)進(jìn)行氣體采樣，采樣時(shí)間均為10分鐘。
實(shí)施例3
對(duì)本方法中所述的自動(dòng)熱脫附儀(ATD)聯(lián)用氣相色譜/質(zhì)譜儀(GC/MS)的使用條件進(jìn)行描述。
1)ATD裝置分析條件
采樣管一級(jí)熱脫附溫度為250℃，熱脫附時(shí)間為10min；脫附氣體流量為50ml/min；捕集肼捕集溫度為-30℃，加熱速率為40℃/sec，二級(jí)熱脫附溫度為280℃，熱脫附時(shí)間為5min；與色譜聯(lián)接傳輸線溫度為250℃；熱脫附載氣分流比為1∶50。
2)GC/MS分析條件
毛細(xì)管色譜柱型號(hào)為DB1-MS，柱長(zhǎng)60m，內(nèi)徑0.25mm，膜厚0.25μm；色譜柱溫度分析條件為：
色譜質(zhì)譜接口溫度為250℃；質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍為(35～350)amu、掃描方式為全掃描(TIC)；載氣為高純氦；離化電壓為70eV；離子源(EI)溫度為250℃。
實(shí)施例4
對(duì)本方法中所述的出口氣體濃度數(shù)據(jù)曲線擬合和環(huán)境測(cè)試回收率計(jì)算進(jìn)行描述。
對(duì)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的環(huán)境測(cè)試艙出口氣體濃度值，采用數(shù)學(xué)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合，擬合函數(shù)采用一階指數(shù)衰減模型，擬合度高于0.9995。計(jì)算擬合函數(shù)的積分面積，最后計(jì)算出環(huán)境測(cè)試艙的回收率。數(shù)據(jù)處理過(guò)程如圖1所示。
上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。