[实用新型]一种快速测定材料中SVOC散发特性参数的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于半挥发性有机物(SVOC)物理性质检测领域，特别涉及对SVOC散发特性的测量装置，用于测试材料中SVOC的散发特性参数。

背景技术

室内空气品质显著影响人们的舒适、健康和工作效率，越来越受到人们的关注。近几十年来，半挥发性有机物(英文缩写SVOC)被广泛用于各类室内复合化学材料及其制品，例如塑料制品中的增塑剂邻苯二甲酸酯类化合物、建筑防火材料及电子产品中的阻燃剂多溴联苯等。这些室内材料和制品会散发SVOC到室内空气中，导致室内空气质量恶化，危害人体健康。研究表明，SVOC人体暴露是引发内分泌激素失调、小儿哮喘、皮肤过敏、男性精子活力下降、出生缺陷等疾病的重要原因。然而，目前对室内SVOC污染尚缺乏相关的控制策略和治理手段。这是由于目前国际上对室内SVOC的源散发特性、传输特性和干预控制等方面的研究尚处于起步阶段。而作为室内SVOC传输特性和干预控制等的基础，SVOC源散发特性的快速、准确测定又是重中之重。

已有的研究表明，室内材料的SVOC散发特性可用一个特性参数来表征，即材料表面与空气交界面处空气侧的SVOC浓度。此特性参数通常表示为y₀，常用单位为μg/m³。由于SVOC在室内材料中的含量通常很高(大约占材料总质量的10％)，而SVOC的散发速率极低，即使经过很长的时间，也只有极少量的SVOC脱离了源材料；以乙烯基地板中的增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(简称DEHP)的散发过程为例，即使经过一年的散发，也只有0.003％的DEHP脱离了乙烯基地板。因此，在相当长的时间内，若给定散发温度，y₀可视作一个常数。如何快速、准确地测定y₀也就成了测量材料SVOC散发特性的关键。

现有测量y₀的装置通常是将含SVOC的材料放入一个用于测定挥发性有机物特性的通风舱内，通以空气，在出口处用TenaxTA管监测SVOC浓度变化，TenaxTA管采样时需要实验舱内空气以一定流量通过TenaxTA管，使气流中SVOC吸附于TenaxTA管中的吸附剂，直至实验舱内SVOC浓度达到平衡；利用SVOC在实验舱内的散发模型对测得的浓度进行拟合，从而求得y₀。由于通风舱具有很大的内表面积，且SVOC易于被各种表面吸附，实验舱内SVOC气相浓度达到平衡的时间通常为几个月甚至更长。通过优化实验舱结构，使实验舱内SVOC材料的散发面积最大化而实验舱内壁吸附面积最小化，可使SVOC气相浓度达到平衡的时间缩短至2～5天，从而极大缩短测定时间。然而，这类通风舱方法，需要耗费大量的洁净空气，实验成本高；需要配置供气管路、气体流量计、采样管路、采样泵等额外设施，实验系统及实验操作都较为复杂；此外，y₀是SVOC平衡浓度、对流传质系数h_m和实验舱通风量Q的函数，而h_m只能通过经验公式进行估算，一定程度上降低了y₀结果的准确性。概而言之，目前尚缺乏一种能快速、准确测定SVOC材料散发特性参数y₀的装置和方法。

固相微萃取仪(SPME)发展于上世纪90年代初，由于其无需溶剂、采样量小、结构简单、操作方便等优点，目前已广泛用于固态、液态、气态有机物浓度测定中。SPME的结构示意图，如图1所示。SPME类似于注射器，该装置包括一个萃取头1、一根不锈钢内芯2、一根不锈钢针管3、一个旋转头4及一个密封垫5。萃取头是一根涂有固定相萃取涂层的熔融石英纤维，石英纤维一端连接不锈钢内芯，不锈钢内芯外套不锈钢针管以保护石英纤维不被折断。不锈钢内芯从针管的另一头伸出，并连接一旋转头(用于与自动进样器连接)，通过推拉旋转头可使萃取头在针管中伸缩。SPME的基本原理是将样品中的目标物吸附到萃取头的涂层中，然后通过解吸附分析目标物的吸附量。与TenaxTA管相比，SPME的优势在于结构简单、操作方便，且无需通以恒定气流即可实现对SVOC浓度的测定。然而，目前鲜有用SPME测定气相SVOC浓度的实例。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有装置的不足之处，提出一种快速测定材料中SVOC散发特性参数的装置及方法。本装置采用密闭舱结构，无需测量气体流量，结构简单，操作方便，为测定不同材料的SVOC散发特性参数y₀提供了稳定可调的条件；实验时间大大缩短，且实验舱内SVOC平衡浓度即为y₀，具有较高的准确性。