[實用新型]一種快速測定材料中SVOC散發特性參數的裝置

有效

• 申請號: 201520466040.5
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN204832126U
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 曹建平;張寅平;張旭;徐秋健
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N30/88
• 分類號: G01N30/88
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本實用新型屬于半揮發性有機物(SVOC)物理性質檢測領域，特別涉及對SVOC散發特性的測量裝置，用于測試材料中SVOC的散發特性參數。

背景技術

室內空氣品質顯著影響人們的舒適、健康和工作效率，越來越受到人們的關注。近幾十年來，半揮發性有機物(英文縮寫SVOC)被廣泛用于各類室內復合化學材料及其制品，例如塑料制品中的增塑劑鄰苯二甲酸酯類化合物、建筑防火材料及電子產品中的阻燃劑多溴聯苯等。這些室內材料和制品會散發SVOC到室內空氣中，導致室內空氣質量惡化，危害人體健康。研究表明，SVOC人體暴露是引發內分泌激素失調、小兒哮喘、皮膚過敏、男性精子活力下降、出生缺陷等疾病的重要原因。然而，目前對室內SVOC污染尚缺乏相關的控制策略和治理手段。這是由于目前國際上對室內SVOC的源散發特性、傳輸特性和干預控制等方面的研究尚處于起步階段。而作為室內SVOC傳輸特性和干預控制等的基礎，SVOC源散發特性的快速、準確測定又是重中之重。

已有的研究表明，室內材料的SVOC散發特性可用一個特性參數來表征，即材料表面與空氣交界面處空氣側的SVOC濃度。此特性參數通常表示為y₀，常用單位為μg/m³。由于SVOC在室內材料中的含量通常很高(大約占材料總質量的10％)，而SVOC的散發速率極低，即使經過很長的時間，也只有極少量的SVOC脫離了源材料；以乙烯基地板中的增塑劑鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(簡稱DEHP)的散發過程為例，即使經過一年的散發，也只有0.003％的DEHP脫離了乙烯基地板。因此，在相當長的時間內，若給定散發溫度，y₀可視作一個常數。如何快速、準確地測定y₀也就成了測量材料SVOC散發特性的關鍵。

現有測量y₀的裝置通常是將含SVOC的材料放入一個用于測定揮發性有機物特性的通風艙內，通以空氣，在出口處用TenaxTA管監測SVOC濃度變化，TenaxTA管采樣時需要實驗艙內空氣以一定流量通過TenaxTA管，使氣流中SVOC吸附于TenaxTA管中的吸附劑，直至實驗艙內SVOC濃度達到平衡；利用SVOC在實驗艙內的散發模型對測得的濃度進行擬合，從而求得y₀。由于通風艙具有很大的內表面積，且SVOC易于被各種表面吸附，實驗艙內SVOC氣相濃度達到平衡的時間通常為幾個月甚至更長。通過優化實驗艙結構，使實驗艙內SVOC材料的散發面積最大化而實驗艙內壁吸附面積最小化，可使SVOC氣相濃度達到平衡的時間縮短至2～5天，從而極大縮短測定時間。然而，這類通風艙方法，需要耗費大量的潔凈空氣，實驗成本高；需要配置供氣管路、氣體流量計、采樣管路、采樣泵等額外設施，實驗系統及實驗操作都較為復雜；此外，y₀是SVOC平衡濃度、對流傳質系數h_m和實驗艙通風量Q的函數，而h_m只能通過經驗公式進行估算，一定程度上降低了y₀結果的準確性。概而言之，目前尚缺乏一種能快速、準確測定SVOC材料散發特性參數y₀的裝置和方法。

固相微萃取儀(SPME)發展于上世紀90年代初，由于其無需溶劑、采樣量小、結構簡單、操作方便等優點，目前已廣泛用于固態、液態、氣態有機物濃度測定中。SPME的結構示意圖，如圖1所示。SPME類似于注射器，該裝置包括一個萃取頭1、一根不銹鋼內芯2、一根不銹鋼針管3、一個旋轉頭4及一個密封墊5。萃取頭是一根涂有固定相萃取涂層的熔融石英纖維，石英纖維一端連接不銹鋼內芯，不銹鋼內芯外套不銹鋼針管以保護石英纖維不被折斷。不銹鋼內芯從針管的另一頭伸出，并連接一旋轉頭(用于與自動進樣器連接)，通過推拉旋轉頭可使萃取頭在針管中伸縮。SPME的基本原理是將樣品中的目標物吸附到萃取頭的涂層中，然后通過解吸附分析目標物的吸附量。與TenaxTA管相比，SPME的優勢在于結構簡單、操作方便，且無需通以恒定氣流即可實現對SVOC濃度的測定。然而，目前鮮有用SPME測定氣相SVOC濃度的實例。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服現有裝置的不足之處，提出一種快速測定材料中SVOC散發特性參數的裝置及方法。本裝置采用密閉艙結構，無需測量氣體流量，結構簡單，操作方便，為測定不同材料的SVOC散發特性參數y₀提供了穩定可調的條件；實驗時間大大縮短，且實驗艙內SVOC平衡濃度即為y₀，具有較高的準確性。