[发明专利]富集环境空气中重金属的采样膜、采样器及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气环境监测技术领域，特别是涉及一种富集环境空气中重金属的采样器及其应用方法。

背景技术

近年来雾霾天气严重，空气气溶胶的细小颗粒物PM10、PM2.5易于富集空气中有毒重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒等，这种细颗粒气溶胶可附着于呼吸道，甚至进入肺部沉积，对人体的健康危害极大，因此，对气溶胶的卫生检验是空气污染监测的重要部分。尤其是某些重金属元素，如铅，其存在普遍且危害较大，但在居住区的含量通常较低，不易检出，为了提高检测灵敏度，需要很长的采样时间，耗时费力。

气溶胶的采样方法主要有静电沉降法、冲击式吸收管法和滤料法。静电沉降法采样速度快，采样效率高，但当现场有易爆炸性的气体、蒸汽或粉尘时，不能使用该采样方法。冲击式吸收管采样时，影响采集效率的因素较多，使用前需要进行采气效率验证和气密性检测，步骤繁琐，不宜使用。滤料采样法具有滤料的体积小、重量轻、易存放、携带方便和保存时间较长等优点，已被广泛用于采集空气中的颗粒态污染物。

常用的滤料有定量滤纸、玻璃纤维滤纸、有机合成纤维滤料、微孔滤膜和浸渍试剂滤料。定量滤纸的灰分低，机械强度高，不宜破损，耐热（150℃），价格低廉，但由于滤纸纤维较粗，空隙较小，因此通气阻力大，且采集的气溶胶颗粒能进入到滤纸内部，解析较困难。玻璃纤维滤纸不溶于酸、水和有机溶剂，采样后可用水、有机溶剂和稀硝酸等提取待测物质，其缺点是金属空白值较高，机械强较差，溶液提取时，易成糊状，需要过滤，若要将玻璃纤维消解，需要用氢氟酸或焦磷酸；石英玻璃纤维滤纸克服了空白值高的缺点，但是价格昂贵。聚氯乙烯滤膜不耐热，最高使用温度为55℃，采样后样品处理时，加热会发生卷曲，可能包裹颗粒物，由于容易发生剧烈氧化燃烧，造成样品损失，不能用高氯酸消解样品。乙酸纤维素制作成的多孔有机薄膜，因其灰分低，机械强度好，易消化且空白值较低，成本不高，现被普遍使用，国家标准方法中采用此滤膜采样，但是其本身的富集效率有限，使得检出率不高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种富集环境空气中重金属的采样膜、采样器及其应用方法，能够解决现有采样方法中存在采气阻力大，机械强度低，空白值高及采样后待测物难以洗脱提取等难题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种富集环境空气中重金属的采样膜，所述采样膜为功能纳米纤维滤膜，包括：膜片和支撑垫料，所述支撑垫料衬在所述膜片的下面；所述膜片为纳米纤维膜；所述支撑垫料为透气性滤材。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种富集环境空气中重金属的采样膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）将高分子聚合物溶解在适宜的溶剂中，搅拌配成纺丝液，然后向所述纺丝液中加入相对于聚合物质量3～8%的络合剂作为功能修饰剂，并调节纺丝液的PH值；

（2）利用静电纺丝技术将步骤（1）中制备的纺丝液制成纳米纤维膜材，然后将所述纳米纤维膜材裁成膜片，衬以滤材作为支撑垫料，合并制作成滤膜，即得到富集环境空气中重金属的采样膜。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述高分子聚合物为聚苯硫醚、醋酸纤维素、聚苯乙烯、聚已内酰胺、丙烯酸树脂和聚丙烯腈中至少一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述溶剂为N, N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、丙酮、甲酸、水、卤代烃和芳香烃中的至少一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述络合剂为邻菲啰啉、锌试剂、8-羟基喹啉、双硫腙、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚、二甲酚橙或铜试剂中的至少一种。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种富集环境空气中重金属的采样器，包括如权利要求1所述的采样膜和采样夹，所述采样膜放置在采样夹上固定，所述采样夹由上部分圆锥体和下部分圆柱体构成，所述圆锥体的上表面水平，所述圆柱体分为上圆柱和可旋转的下圆柱，所述上下圆柱的侧表面带有均匀分布的竖楞，通过旋转下圆柱使上下圆柱的竖楞对齐，即实现采样膜在采样夹的水平表面上固定。