使用活性炭采樣有機(jī)蒸汽
使用活性炭采樣有機(jī)蒸汽，主要用于測量在空氣中的各種有機(jī)蒸汽中的有害物質(zhì)，這對于工作環(huán)境的管理和改善具有重要的作用。我們可以直接通過多種類型的氣體傳感器或指示器測量高濃度的有機(jī)蒸氣。然而，在很多情況下，低濃度的有機(jī)蒸氣(0〜幾十ppm)超出檢測范圍或難以精確測量。因此，在工作環(huán)境測量中，采用活性炭制成的采樣管通過抽吸泵單元的濃縮方法對測量對象蒸氣進(jìn)行采樣。也就是說，濃縮取樣一段給定的時(shí)間后，測量對象成分被活性炭吸附的有機(jī)溶劑(例如二硫化碳，乙腈，甲醇等)。然后，通過氣相色譜儀測量液體樣品。上述方法被稱為固體物質(zhì)收集方法，根據(jù)評估標(biāo)準(zhǔn)確定在25℃時(shí)對空氣濃度進(jìn)行測量。
但是，這個(gè)方法也有缺陷。特別是，根據(jù)有機(jī)蒸氣的種類和環(huán)境的不同，活性炭對目標(biāo)成分的提取速度變慢，這種現(xiàn)象使測定精度變得極差。特別是在低濃度蒸汽和活性炭的小收集量的情況下效果明顯，并且出于該現(xiàn)象的原因預(yù)期有兩個(gè)主要因素。首先，活性炭管的收集能力因各種有機(jī)蒸汽而異。另外，以往的活性炭的細(xì)孔展開的尺寸分布狹窄(以往的活性炭在材料科學(xué)中被稱為典型的“微多孔碳材料”)，難以實(shí)現(xiàn)測定對象成分的充分高的吸附解吸速度。
一些先前的資料講述活性炭的關(guān)于提取率測量的電流產(chǎn)品報(bào)告的例子，它們指出了幾種類型的有機(jī)蒸汽(芳族化合物，醇，酮，溶纖劑和乙酸酯)，其顯示出低的與其他化合物比較。即使在0.5E以上的高濃度區(qū)域，6種有機(jī)蒸氣(甲苯，1-丁醇，丙酮，乙二醇單乙醚(EGEE)，乙酸丁酯和環(huán)己酮)的提取率也低于96%濃度(表1))。
| 有機(jī)蒸氣 | 對照濃度/ ppm |
| 甲苯（芳香族化合物） | 20 |
| 1-丁醇（酒精） | 25 |
| 丙酮（酮） | 500 |
| 環(huán)己酮（酮） | 20 |
| EGEE（溶纖劑） | 5 |
| 乙酸丁酯（醋酸酯） | 150 |
此外，對于幾乎現(xiàn)有的產(chǎn)品，低于0.5E的低濃度區(qū)域的提取率仍不明確。考慮到工作環(huán)境中低濃度和超低濃度有機(jī)蒸氣的控制，這種情況是有問題的。下部區(qū)域的提取率信息對于采樣管產(chǎn)品的使用也是必要的和有益的。針對這個(gè)問題，我們將測量低濃度區(qū)域內(nèi)每個(gè)采樣管產(chǎn)品的提取率，并在未來的日子里計(jì)算出它們的細(xì)節(jié)。特別是使用現(xiàn)有的7種活性炭管產(chǎn)品，我們將詳細(xì)測量低濃度<0.5E的芳香族化合物，醇類，酮類，纖維素類和乙酸酯類化合物的萃取率。
我們研究的一些測量實(shí)例描述如下。各活性炭樣品的提取率的測定參照工作環(huán)境測定的相平衡法進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中的測量對象組分是甲苯，1-丁醇，乙酸丁酯和環(huán)己酮。
按照表2中所示的條件制備相應(yīng)于0.025E，0.05E，0.5E和1.0E(在25℃的收集空氣含量5L)的測試液體溶液。在每個(gè)測量中，使用從取樣管產(chǎn)品中取出的一定量(約100mg)的活性炭樣品。將約1ml的測試液體溶液加入到小瓶容器中的每個(gè)活性炭樣品中。一小時(shí)后，使用微量注射器通過氣相色譜儀測量液體樣品。我們使用裝備有FID(氫火焰離子化檢測器)檢測器的氣相色譜儀和數(shù)據(jù)處理器來測量提取率。每次測量使用氦氣(> 99.995%)作為載氣，并且通過氣相色譜系統(tǒng)從數(shù)據(jù)的峰面積計(jì)算每個(gè)樣品的提取率(表3)。結(jié)果在表3顯示了上述由于目標(biāo)有機(jī)蒸氣濃度的變化而引起的萃取率的傾斜。
| 準(zhǔn)備條件 | 詳情 |
| 萃取有機(jī)溶劑 | 二硫化碳（CS2） |
| 測量物體成分 | 甲苯，1-丁醇，乙酸丁酯，環(huán)己酮 |
| 添加量1.0E / ml（CS2） | 在25℃時(shí)，空氣含量大約為5L |
| 制備濃度 | 0.025E，0.05E，0.5E，1.0E |
表2：用于測量活性炭管產(chǎn)品的提取率的測試液體溶液的制備條件。E是表1中所示的有機(jī)蒸氣的對照濃度。
| 有機(jī)蒸汽/濃度 | 0.025E | 0.05E | 0.5E | 1.0E |
| 甲苯 | 0.87（±0.01） | 0.91（±0.06） | 0.98（±0.08） | 0.94（±0.09） |
| 1-丁醇 | 0.80（±0.01） | 0.8 2（±0.07） | 0.95（±0.07） | 0.98（±0.04） |
| 環(huán)己酮 | 0.88（±0.03） | 0.88（±0.06） | 0.96（±0.02） | 0.97（±0.04） |
| 乙酸丁酯 | 0.89（±0.04） | 0.90（±0.06） | 0.98（±0.07） | 1.00（±0.04） |
表3：隨著對象有機(jī)蒸氣濃度變化的活性炭管產(chǎn)品的萃取率測量數(shù)據(jù)(N≒3)。E是表1中所示的有機(jī)蒸氣的對照濃度。
預(yù)計(jì)活性炭中目標(biāo)成分的提取率受到萃取溶劑類型和氣相色譜儀器測量技術(shù)的影響。另外，材料科學(xué)中稱為介孔材料的多孔碳材料具有較大的孔徑分布和發(fā)展，對于改善上述現(xiàn)有活性炭提取率的現(xiàn)象似乎具有良好的效果。
本文作者：董帝豪
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