CN102419273A - 高真空环境中气态挥发物采样富集器 - Google Patents

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康学军
邓剑军
张晓兵
顾忠泽
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Abstract

本发明公开了一种高真空环境中气态挥发物采样富集器，其特征在于所述富集器包括丝网包装材料和包装在丝网包装材料内的电纺纳米纤维毡，所述电纺纳米纤维毡是以高分子聚合物为原料，在溶剂条件下搅拌溶解制成混合溶液，利用静电纺丝技术将混合溶液纺制形成所述的电纺纳米纤维毡。该富集器可以对高真空系统中挥发物采样、富集，适合不同环境使用，可以选择性捕集目标物。

Description

高真空环境中气态挥发物采样富集器
技术领域
本发明属于气体挥发物质采集技术领域，具体涉及一种基于纳米纤维的高真空环境中气态挥发物采样富集器。 
背景技术
气态挥发物的采集方法分直接分析法、主动取样法、被动取样法。利用直接分析法可以获得现时的在线信息，但该方法通常费用昂贵；主动取样法必须使用气泵，这在高真空环境中难以实现；被动采样方法采用的是弥漫机理，也就是分子污染物利用自然扩散弥漫到采样器上。这种方法集较好的敏感性、简单实用和设备价位较合理多种优点于一身。 
目前气态样品采集通常可以用抽成真空的苏玛罐进行采样，苏玛罐为内壁经过抛光处理的金属罐，然后在实验室用预浓缩仪低温浓缩捕集挥发性有机物后进行测定，这种方法显然繁琐，也难以在高真空环境有效使用。 
被动采样方法可采用固相吸附法，包括活性炭吸附、高分子多孔微球(XAD-2树脂、TENAX树脂等)以及各种材质的吸附剂，各种吸附剂有自身的局限性，应用于监测高真空环境中气态挥发物方面还不能完全满足要求。本发明因此而来。 
发明内容
本发明目的在于提供一种高真空环境中气态挥发物采样富集器，解决了现有技术中的气体采样富集器应用于监测高真空环境中气态挥发物时不能完全满足要求等问题。 
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是： 
一种高真空环境中气态挥发物采样富集器，其特征在于所述富集器包括丝网包装材料和包装在丝网包装材料内的电纺纳米纤维毡，所述电纺纳米纤维毡是以高分子聚合物为原料，在溶剂条件下搅拌溶解制成混合溶液，利用静电纺丝技术将混合溶液纺制形成所述的电纺纳米纤维毡。 
优选的，所述高分子聚合物选自聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、丙烯酸树脂的一种或两种以上的任意混合。 
优选的，所述溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、乙酸的 一种或两种以上的混合溶剂。 
优选的，所述电纺纳米纤维毡含有的纳米纤维的直径在10-1000nm范围内。 
本发明提出用功能纳米纤维作为吸附材料，以此材料用高分子聚合物为原料，将聚合物(如聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、丙烯酸树脂等等高分子聚合物)一种或两种以上加入适量合适的溶剂(如N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、乙酸等)搅拌溶解制成混合溶液，利用静电纺丝技术将溶液纺制成纳米纤维。用纳米纤维制成适合特定环境使用的不同形状规格的富集器。可用于高真空系统中气态挥发物的高效采样，该技术集目标物采集、浓缩于一体，操作简便易行，较好解决了高真空系统中气态挥发物采集难题。 
本发明的工作原理在于用富集器对高真空系统中气态挥发物现场采集。系统工作前，将富集器用金属线悬挂或放于适当的支架上放入系统中，或覆于真空系统抽气管道口，随着系统抽真空运行的过程中，系统产生的挥发物将吸附于纳米纤维上。待需要检测时，将富集器用少量溶剂解析或顶空热解析，解析液(气)可以注入适当的检测仪器检测。 
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是： 
本发明涉及一种基于功能纳米纤维的气态挥发物采样富集方法，特别是涉及一种基于功能纳米纤维的可用于高真空环境的气态挥发物质采样、富集、脱附，从而利于监测的前处理方法和所使用的器件。此富集器可以对高真空系统中挥发物采样、富集，分析其解析液(气)可以对挥发物定性、定量分析。制作的富集器可以改变网状外包装材料(各种纺织品丝网或金属丝网)及整个富集器的形状，适合不同环境使用。其内部的纳米纤维也可以根据拟捕集的气态物质，调整纺丝的原料，制备成相应的有机或无机的纳米纤维(直径10-1000nm)，以达到选择性捕集目标物的目的。 
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 
图1为高真空环境中气态挥发物采样富集器的结构示意图； 
图2为高真空环境中气态挥发物采样富集器的电纺纳米纤维毡的微观 结构示意图； 
图3为纳米纤维富集器洗脱液毛细管气相色谱检测图。 
其中：1为电纺纳米纤维毡；2为丝网包装材料。 
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。 
实施例 
如图1和图2所示，该高真空环境中气态挥发物采样富集器包括丝网包装材料2和包装在丝网包装材料内的电纺纳米纤维毡1。 
所述电纺纳米纤维毡通过以下方法制备：以选自聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、丙烯酸树脂的一种或两种以上的任意混合的高分子聚合物为原料，在溶剂条件下搅拌溶解制成混合溶液，利用静电纺丝技术将混合溶液纺制形成所述的电纺纳米纤维毡。 
所述溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、乙酸的一种或两种以上的混合溶剂。所述电纺纳米纤维毡含有的纳米纤维的直径在10-1000nm范围内。 
将该富集器应用于高真空环境中分子泵油气氛的采集与测定可以如下： 
在一密闭的环境中，放入少量分子泵油，将包装有5mg聚苯乙烯纳米纤维的富集器置入该系统中，整个系统抽真空到10-3pa，一定时间后，取出富集器，置于含1ml甲醇的小试管中，振荡数分钟，吸取甲醇溶液注入气相色谱仪检测。结果见图3。高真空系统中，分子泵油挥发的各个组分被纳米纤维捕集到，该样品是一个多组份的混合物。如果连接质谱等检测器，可以对每个组分进行鉴别分析，并且色谱峰面积也与密闭空间中挥发物量有对应关系。 
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种高真空环境中气态挥发物采样富集器，其特征在于所述富集器包括丝网包装材料和包装在丝网包装材料内的电纺纳米纤维毡。
2.根据权利要求1所述的高真空环境中气态挥发物采样富集器，其特征在于所述电纺纳米纤维毡是以高分子聚合物为原料，在溶剂条件下搅拌溶解制成混合溶液，利用静电纺丝技术将混合溶液纺制形成所述的电纺纳米纤维毡。
3.根据权利要求2所述的高真空环境中气态挥发物采样富集器，其特征在于所述高分子聚合物选自聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚丙烯腈、丙烯酸树脂的一种或两种以上的任意混合。
4.根据权利要求2所述的高真空环境中气态挥发物采样富集器，其特征在于所述溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、乙酸的一种或两种以上的混合溶剂。
5.根据权利要求1所述的高真空环境中气态挥发物采样富集器，其特征在于所述电纺纳米纤维毡含有的纳米纤维的直径在10-1000nm范围内。
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