CN101825618A - 基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸的快速检测方法。本方法将待测的博物馆藏展材料放入一密封空间中，利用被动采样装置采集藏展材料在一定温度下散发的挥发性酸，采集一段时间后取出被动采样器，用超纯水提取被检测物，运用离子色谱系统进行定量检测，通过换算对博物馆藏展材料中挥发性酸进行评估。本发明应用被动采样装置设计了一种针对博物馆藏展材料挥发物酸的静态半定量评价分析方法，能更客观评价藏展材料中的挥发性酸在博物馆展柜内等密闭空间的污染状况，且分析检测方法简单、快速，便于大规模推广和应用。

Description

基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸快速检测方法

技术领域

本发明属于材料测试技术领域，涉及一种博物馆藏展材料中挥发性酸的快速检测方法，具体涉及一种基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸快速检测方法。

背景技术

随着现代化工业的不断发展，木材、塑料、纺织品、涂料、粘合剂、高分子材料、复合材料等材料的种类越来越多，可供博物馆选作储藏、陈列和装饰用的材料也越来越多。这些储藏、陈列和装饰用材料可缓慢释放或降解生成各种挥发性成分，如甲酸、乙酸、含硫化合物、烯烃、羰基化合物等。而在封闭的陈列柜或库房中，这些污染物的浓度会从材料中不断释放、累积并加速对文物的腐蚀。在实际中，如果陈列、保管措施不当，可能带来污染物对文物的侵蚀，因此，应该关注来自博物馆建筑物内部装修、文物库房、展柜展台等的使用材料产生的挥发性物质而引起的室内污染物。博物馆迫切要求对博物馆藏展材料进行快速测试以筛选出对文物保护不具有潜在危害的材料，以便从源头上预防文物保存微环境对文物的腐蚀。

博物馆藏展材料的评估是对文物保存的微环境如：展柜、库房等使用的材料进行测试、分级，确定材料的适用性。就目前来说，目前有许多机构仍采用三十年前大英博物馆提出的一种加速腐蚀试验法——Oddy法，利用三种金属试片：银、铅、铜，将被测材料与经打磨露出活性表面的金属试片同时密封于一个玻璃测试管中，在相对湿度为100％、温度为60℃、反应时间为28天的条件下测试，通过金属试片的腐蚀程度来对被测材料是适合于长期使用、短期使用或不适合使用来进行分类。该方法虽然可以获得较为可靠的结果，有助于评估博物馆藏展材料在一个较长时间内的影响情况。但该方法在使用中存在一些不足，如所需的材料、设备较多，且测试时间长，通常需要28天，不利于及时对博物馆藏展材料的购买、使用与否做出决定，难以实现对材料的及时筛选。为此，人们对Oddy法进行了一些改进，但到目前为止，对此法的改进在测试时间上变化不大，最短时间也需要14天。若能有更灵敏的测试方法，则可以强化博物馆藏展材料的筛选。

通常，材料挥发物检测试验是采用环境试验舱法，该方法是一种动态的评价方式，材料中的挥发物能及时被带出实验舱，基本保持了材料界面的挥发物浓度差。但实际博物馆藏展材料的使用过程中，在密闭展柜、储藏柜内板材挥发物是无法及时得到散发，造成密闭空间中挥发物浓度不断富集，使展柜内的挥发性污染物浓度往往高于某时段材料挥发物释放浓度。

离子色谱是由经典的离子交换色谱发展起来的新型液相色谱分析技术，具有快速、灵敏、选择性好的特点，已被广泛应用于环境、食品、电力、电子、生物、医药、化工等多个领域，已由单一的化学抑制型电导法，发展成为包括电化学、光化学以及与其他多种分析仪器联用的方法。采用离子色谱法对材料中有机酸进行检测体现了离子色谱的多方面优点：快速、方便；选择性好；灵敏度高；可同时分析多种离子化合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸的快速检测方法。

本发明的一种基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸的快速检测方法，包括如下步骤：

A)、在一密封空间内采用被动采样器采集博物馆藏展材料中的挥发性酸；

B)、采用超纯水提取被检测物；

C)、采用离子色谱系统检测；

D)、计算单位表面积下材料中挥发性酸的挥发量，对博物馆藏展材料进行等级评估。

所述步骤A的采集温度为35～45℃，采集时间为3.5～4.5h。优选的，所述步骤A的采集温度为40℃，采集时间为4h。

本发明的快速检测方法，所述密封空间由一密封采样瓶构成，所述博物馆藏展材料和所述被动采样器放置在所述采样瓶内；且所述密封采样瓶内还放置一湿度控制瓶，内装超纯水，置于所述采样瓶内所述博物馆藏展材料旁边。

优选的，所述采样瓶为125mL密封聚丙烯瓶或玻璃瓶；所述湿度控制瓶为1.5mL玻璃瓶，内装1mL超纯水。

本发明的快速检测方法，所述被动采样器包括端盖、挡风层、中间连接件、吸收层，所述吸收层上含有浸渍吸收液，所述浸渍吸收液配置方法如下：称取2.0g三乙醇胺和1.0g丙三醇，用超纯水稀释定容到10mL；且每个所述被动采样器的吸收层上滴加100μL的浸渍吸收液；在所述步骤A中，所述挥发性酸被所述被动采样器内的所述吸收层上的所述浸渍吸收液吸收生成所述被检测物。所述步骤B中将所述吸收层置于超纯水超声提取所述被检测物。

根据本发明，所述离子色谱系统以烷醇季铵功能基的阴离子交换色谱柱为分离柱，采用KOH体系淋洗液梯度淋洗。所述分离柱为IonPac AG18(4×50mm)和AS18(4×250mm)。

本发明采用被动采样法采集博物馆藏展材料中的挥发性酸，由离子色谱法检测获得半定量的结果，从而对博物馆藏展材料进行快速评估分级，且不依赖于人的主观性。本发明结合了材料科学、分析科学、文物保护等技术，有效地将现代分析技术应用于文物保护领域，方法快速、准确。

附图说明

图1为基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸快速检测方法流程图。

图2为挥发性酸采集装置示意图。

图3为Oddy法检测结果，(A)～(E)分别为环保型刨花板、红橡、榉木、柞木、樟木的测试结果，(F)为对照空白金属片。

具体实施方式

如图1所示，本发明的基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸的快速检测方法包括以下步骤：

A)、在一密封空间内采用被动采样器采集博物馆藏展材料中的挥发性酸；

B)、采用超纯水提取被检测物；

C)、采用离子色谱系统检测；

D)、计算单位表面积下材料中挥发性酸的挥发量，对博物馆藏展材料进行等级评估。

其中，所述被动采样器采用ZL 200720069075.0公开的无动力扩散采样器，为一个带有采样口的封闭容器，包括端盖、挡风层、中间连接件、吸收层。在本发明中，所述吸收层上的浸渍吸收液配置方法如下：称取2.0g三乙醇胺和1.0g丙三醇，用超纯水稀释定容到10mL，每个被动采样器的吸收层上滴加100μL的浸渍吸收液；挥发性酸被被动采样器内的吸收层上的浸渍吸收液吸收生成被检测物。

清洗本发明所用的被动采样器时，将被动采样器的各个部分分别放入聚丙烯量杯中用超纯水浸泡洗涤，每天浸泡4次，每次冲洗3次，一般清洗时间为3天。被动采样器在干燥前必须经过测试，其浸泡后的溶液经离子色谱测定，甲酸根、乙酸根、氯离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子和硫酸根离子浓度应低于25μg/L。第一次使用的无动力扩散采样器在常规清洗前须用100mmol/L氢氧化钠溶液进行浸泡，浸泡时间为1d。在本发明中，所述被动采样器均经清洗，干燥后使用。

优选的，如图2所示，密封空间由一密封采样瓶1构成，待测博物馆藏展材料10和一被动采样器3放置在所述采样瓶1内；且密封采样瓶1内还放置一湿度控制瓶4，内装超纯水，置于所述采样瓶1内所述待测博物馆藏展材料10旁边。

具体的，所述采样瓶为125mL密封聚丙烯或玻璃瓶；所述湿度控制瓶为1.5mL玻璃瓶，内装1mL超纯水。

组装本发明的挥发性酸采集装置时，优选的，将内装1mL超纯水的1.5mL玻璃瓶置于采集瓶内，而后将被动采样器悬挂在所述密封采样瓶的瓶盖上，盖上瓶盖。其中，所述采样瓶使用前经空白测试。

在本发明的上下文中，所述空白测试是指为保证实验结果的准确性，新购买的125mL聚丙烯(PP)或玻璃瓶需要用5％的H₂SO₄浸泡12小时，再用5％的NaOH溶液浸泡24小时，泡出其中的酸性和碱性离子。再多次用超纯水洗涤，利用超声的方法可加快洗涤速度。清洗干净的容器装满超纯水，超声10分钟后，经离子色谱测定溶液中离子浓度，要求溶液中酸性或碱性离子的含量低于仪器检测限，保证空白对检测结果不造成干扰。

本发明所述离子色谱系统主要包括：进样系统，分离系统，检测系统及数据处理系统。采用超纯水浸泡提取吸收层上吸附的被检测物，用离子交换色谱柱分离，根据保留时间确定乙酸根和甲酸根，并采用抑制电导检测器检测，外标法定量。

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

将被动采样器内的吸收层上预先滴加100μl浸渍吸收液。将一小块经处理后的环保型刨花板置于图2所示的由一密封采样瓶1构成的密封空间内，置于被动采样器下方。加热密封采样瓶至40℃，材料挥发出有机酸，被被动采样器内的吸收层上的浸渍吸收液吸收生成被检测物，在40℃下采样4小时后，将吸收层取出置于含有5mL超纯水的经过空白测试的聚丙烯塑料瓶或玻璃瓶中，盖紧瓶盖，超声15分钟，提取吸收层上的被检测物，将所得样品溶液经0.22μm过滤头过滤后采用离子色谱系统(Dionex-320)检测。色谱条件为：进样量25μL，分析柱IonPacAG18(4×50mm)+AS18(4×250mm)，柱温30℃，采用KOH淋洗液自动发生装置RFC-30，梯度洗脱程序如表1所示，根据保留时间确定乙酸根和甲酸根，并采用抑制电导检测器检测，外标法定量。根据离子色谱检测结果计算出环保型刨花板中挥发性酸的含量，公式如下：

含量＝C×5/M

其中，5为提取的超纯水体积(mL)，C为挥发性性酸的浓度(mg/mL)，M为材料的表面积(m²)

表1Dionex-320梯度洗脱程序

实施例2-5重复实施例1中的评价过程，不同之处仅在于木材分别为红橡、榉木、柞木、樟木。

在本发明中，根据离子色谱法对博物馆藏展材料中挥发性酸进行半定量分析结果，对博物馆藏展材料进行等级评估：

材料单位表面积乙酸挥发量小于等于7.5mg/m²时，该木材在长期内可作为博物馆藏展材料使用，为L(Long)级；

材料单位表面积乙酸挥发量大于7.5mg/m²而小于15.0mg/m²时，该木材在短期内可作为博物馆藏展材料使用，定义为S(Short)级；

材料单位表面积乙酸挥发量大于等于15.0mg/m²时，该木材为不适合在博物馆藏展中使用的木材，为U(Unsuited)级。

表2挥发性酸的含量

由表2可知，本发明实施例中检测的环保型刨花板为L级，在长期内可作为博物馆藏展材料使用，榉木、柞木为S级，在短期内可作为博物馆藏展材料使用，红橡、樟木为U级，不适合在博物馆藏展中使用。

采用Oddy法对实施例1-5中的木材分别进行检测评估，若铅片在采样后呈现白色或白点，说明有机酸加速了铅的腐蚀。检测结果如图3所示，图3(A)的铅片无明显变化，图3(B)和(E)的铅片上出现大块灰白色区域；图3(C)和(D)的铅片上出现少量白点，测试结果与实施例1-5的测试结果基本一致。

本发明的方法为一种静态的评价方式，在密闭空间中，使待测材料在略高于室温的状况下自然散发，在密闭环境中富集；同时使用无动力扩散采样器累积采集污染物。该方法模拟了博物馆藏展材料在使用过程中材料污染物挥发富集的过程，更客观地评价了材料挥发物对密闭空间的污染。本发明的检测方法，采样周期短，检测效率高，采样之后只需十几分钟即可完成对木材的初步筛选，相对于Oddy法(大于14天)，实现快速评估。此外，本发明从半定量的角度，按照挥发性酸的挥发量多少来进行等级划分，相对于需要通过目视观察试片的腐蚀程度进行分级的Oddy法，减少了人为误差，方法更为准确。

应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作出各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种基于被动采样的博物馆藏展材料中挥发性酸快速检测方法，其特征在于，所述快速检测方法包括如下步骤：

A)、在一密封空间内采用被动采样器采集博物馆藏展材料中的挥发性酸；

B)、采用超纯水提取被检测物；

C)、采用离子色谱系统检测；

D)、计算单位表面积下材料中挥发性酸的挥发量，对博物馆藏展材料进行评估。

2.根据权利要求1所述的快速检测方法，其特征在于，所述步骤A的采集温度为35～45℃，采集时间为3.5～4.5h。

3.根据权利要求2所述的快速检测方法，其特征在于，所述步骤A的采集温度为40℃，采集时间为4h。

4.根据权利要求1所述的快速检测方法，其特征在于，所述密封空间由一密封采样瓶构成，所述博物馆藏展材料和所述被动采样器放置在所述采样瓶内；且所述密封采样瓶内还放置一湿度控制瓶，内装超纯水，置于所述采样瓶内所述博物馆藏展材料旁边。

5.根据权利要求4所述的快速检测方法，其特征在于，所述采样瓶为125mL密封聚丙烯或玻璃瓶；所述湿度控制瓶为1.5mL玻璃瓶，内装1mL超纯水。

6.根据权利要求1所述的快速检测方法，其特征在于，所述被动采样器包括端盖、挡风层、中间连接件、吸收层，所述吸收层上含有浸渍吸收液，所述浸渍吸收液配置方法如下：

称取2.0g三乙醇胺和1.0g丙三醇，用超纯水稀释定容到10mL；

且每个所述被动采样器的吸收层上滴加100μL的浸渍吸收液；所述挥发性酸被所述被动采样器内的所述吸收层上的所述浸渍吸收液吸收生成所述被检测物。

7.根据权利要求6所述的快速检测方法，其特征在于，所述步骤B中将所述吸收层置于超纯水超声提取所述被检测物。

8.根据权利要求1所述的快速检测方法，其特征在于，所述离子色谱系统以烷醇季铵功能基的阴离子交换色谱柱为分离柱，采用KOH体系淋洗液梯度淋洗。

9.根据权利要求8所述的快速检测方法，其特征在于，所述分离柱为IonPacAG18和AS18。

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