[發明專利]富集環境空氣中重金屬的采樣膜、采樣器及其應用方法

有效

• 申請號: 201310659434.8
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103674624A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 康學軍;鄧曉燕;顧忠澤;戎非;顧海霞
• 申請（專利權）人: 東南大學;蘇州先偉納米技術有限公司
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 李濤

技術領域

本發明涉及大氣環境監測技術領域，特別是涉及一種富集環境空氣中重金屬的采樣器及其應用方法。

背景技術

近年來霧霾天氣嚴重，空氣氣溶膠的細小顆粒物PM10、PM2.5易于富集空氣中有毒重金屬、酸性氧化物、有機污染物、細菌和病毒等，這種細顆粒氣溶膠可附著于呼吸道，甚至進入肺部沉積，對人體的健康危害極大，因此，對氣溶膠的衛生檢驗是空氣污染監測的重要部分。尤其是某些重金屬元素，如鉛，其存在普遍且危害較大，但在居住區的含量通常較低，不易檢出，為了提高檢測靈敏度，需要很長的采樣時間，耗時費力。

氣溶膠的采樣方法主要有靜電沉降法、沖擊式吸收管法和濾料法。靜電沉降法采樣速度快，采樣效率高，但當現場有易爆炸性的氣體、蒸汽或粉塵時，不能使用該采樣方法。沖擊式吸收管采樣時，影響采集效率的因素較多，使用前需要進行采氣效率驗證和氣密性檢測，步驟繁瑣，不宜使用。濾料采樣法具有濾料的體積小、重量輕、易存放、攜帶方便和保存時間較長等優點，已被廣泛用于采集空氣中的顆粒態污染物。

常用的濾料有定量濾紙、玻璃纖維濾紙、有機合成纖維濾料、微孔濾膜和浸漬試劑濾料。定量濾紙的灰分低，機械強度高，不宜破損，耐熱（150℃），價格低廉，但由于濾紙纖維較粗，空隙較小，因此通氣阻力大，且采集的氣溶膠顆粒能進入到濾紙內部，解析較困難。玻璃纖維濾紙不溶于酸、水和有機溶劑，采樣后可用水、有機溶劑和稀硝酸等提取待測物質，其缺點是金屬空白值較高，機械強較差，溶液提取時，易成糊狀，需要過濾，若要將玻璃纖維消解，需要用氫氟酸或焦磷酸；石英玻璃纖維濾紙克服了空白值高的缺點，但是價格昂貴。聚氯乙烯濾膜不耐熱，最高使用溫度為55℃，采樣后樣品處理時，加熱會發生卷曲，可能包裹顆粒物，由于容易發生劇烈氧化燃燒，造成樣品損失，不能用高氯酸消解樣品。乙酸纖維素制作成的多孔有機薄膜，因其灰分低，機械強度好，易消化且空白值較低，成本不高，現被普遍使用，國家標準方法中采用此濾膜采樣，但是其本身的富集效率有限，使得檢出率不高。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種富集環境空氣中重金屬的采樣膜、采樣器及其應用方法，能夠解決現有采樣方法中存在采氣阻力大，機械強度低，空白值高及采樣后待測物難以洗脫提取等難題。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種富集環境空氣中重金屬的采樣膜，所述采樣膜為功能納米纖維濾膜，包括：膜片和支撐墊料，所述支撐墊料襯在所述膜片的下面；所述膜片為納米纖維膜；所述支撐墊料為透氣性濾材。

為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是：提供一種富集環境空氣中重金屬的采樣膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）將高分子聚合物溶解在適宜的溶劑中，攪拌配成紡絲液，然后向所述紡絲液中加入相對于聚合物質量3～8%的絡合劑作為功能修飾劑，并調節紡絲液的PH值；

（2）利用靜電紡絲技術將步驟（1）中制備的紡絲液制成納米纖維膜材，然后將所述納米纖維膜材裁成膜片，襯以濾材作為支撐墊料，合并制作成濾膜，即得到富集環境空氣中重金屬的采樣膜。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（1）中，所述高分子聚合物為聚苯硫醚、醋酸纖維素、聚苯乙烯、聚已內酰胺、丙烯酸樹脂和聚丙烯腈中至少一種。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（1）中，所述溶劑為N,?N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、乙醇、丙酮、甲酸、水、鹵代烴和芳香烴中的至少一種。

在本發明一個較佳實施例中，所述步驟（1）中，所述絡合劑為鄰菲啰啉、鋅試劑、8-羥基喹啉、雙硫腙、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、二甲酚橙或銅試劑中的至少一種。

為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是：提供一種富集環境空氣中重金屬的采樣器，包括如權利要求1所述的采樣膜和采樣夾，所述采樣膜放置在采樣夾上固定，所述采樣夾由上部分圓錐體和下部分圓柱體構成，所述圓錐體的上表面水平，所述圓柱體分為上圓柱和可旋轉的下圓柱，所述上下圓柱的側表面帶有均勻分布的豎楞，通過旋轉下圓柱使上下圓柱的豎楞對齊，即實現采樣膜在采樣夾的水平表面上固定。