CN105115785B - 一种空气和废气中二甲胺和三甲胺采样管的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气和废气中二甲胺、三甲胺的采样管的制作方法，吸附材料采用短切黏胶基型碳纤维，以100/50mg的规格填充于硬质玻璃管内，采样方式同活性炭管和硅胶管，解析液使用纯净水，用此采样管可以使二甲胺、三甲胺采样效率、解析效率达到较理想的水平（85%以上），后期分析也更加便捷。

Description

一种空气和废气中二甲胺和三甲胺采样管的制作方法

技术领域

本发明涉及一种空气和废气中二甲胺、三甲胺的采样管的制作方法，吸附材料采用短切黏胶基型碳纤维，以100/50mg的规格填充于硬质玻璃管内，采样方式同活性炭管和硅胶管，解析液使用纯净水，用此采样管可以使二甲胺、三甲胺采样效率、解析效率达到较理想的水平（85%以上），后期分析也更加便捷。

背景技术

空气和废气中二甲胺、三甲胺是环境检测和职业卫生检测经常遇到的两个项目，目前国内有这么几个国家标准：环境方面有GB/T 14676-1993《空气质量 三甲胺的测定 气相色谱法》、另外有国家环保总局编制的《空气和废气监测分析方法》（2007年第四版增补版），这两个标准均只涉及三甲胺检测，内容基本一致，皆采用草酸-玻璃微珠采样管（采样管有效期只有一个月），此两方法的后续实验室分析比较繁琐，需要加碱液将被吸附在草酸-玻璃微珠上的三甲胺释放出来（这个过程要在采样管内完成，管子两端开口必须用橡皮塞封闭，碱液通过针管刺透加入），然后用高纯氮气将采样管内已释放的三甲胺吹至100ml的玻璃针筒，解析体积100ml，最后抽取解析气体1ml进气相色谱（配FID检测器）分析。如果严格按照该方法操作，且解析过程不失误的话会有良好的回收率和线性，但是实际工作中，该方法的操作失误率较高，特别是经验欠缺的分析人员，另外样品处理花费时间较长，不利于大批量的样品的分析。职业卫生方面，标准有GBZ/T160.69-2004 《工作场所空气有毒物质测定 脂肪族胺类化合物》，采样方式为使用200/100mg的溶剂解析型碱性硅胶管，采样完毕后将管内硅胶取出，用酸液解析，再准确吸取一定量解析液，加碱液中和后进气相色谱（配FID检测器）分析。相对环境标准来说，工作场所的样品的处理过程要简便些，但实际工作中发现碱性硅胶管对于胺类来说采样效率很低（可能会小于60%），很难满足检测需要。文献方面，关于二甲胺和三甲胺的分析方法很多，大部分以气相色谱分析为主，配合气相色谱分析的采样方法也很多，有些是吸收液（朱仁康，王逸虹，候定远 甲胺、二甲胺及三甲胺的气相色谱测定[J] ．中国环境监测，2000,16（1）：20～22），还有些使用中性硅胶管（单晓梅，梁凤霞，张兵 工作场所空气中二甲胺的溶剂解吸气相色谱测定法研究[J] ．环境与职业医学，2010,27（4）：232～235）。总得来说这些方法各有优缺点：如吸收液可以解决采样效率和解析效率问题（不需要解析），但是吸收液携带运输不方便；中性硅胶管争议较大，有些研究认为采样效率和解析效率都让人满意，但有些研究认为中性硅胶管解析效率好，但采样效率并不比碱性硅胶管高多少。所以，开发一种采样效率、解析效率都高、后续处理简单、并携带方便的二甲胺、三甲胺采样管是很有必要的，而开发这种采样管成功的关键是吸附材料的选择。

活性炭纤维（ACF）是继粉状活性炭（PAC）和颗粒状活性炭（GAC）之后的第三代活性炭产品，是一类多孔性纤维状的吸附材料。活性炭纤维（ACF）作为吸附材料，有以下优点：（1）吸附性能好 具有大的比表面积（1000-3000m²g^-1 ）和丰富的微孔；微孔体积占总孔体积90%以上，比一般活性炭具有更大的表面积和孔容积，外表面比活性炭大100倍以上、吸附容量大1-10倍（曾汉民，陆耘，朱世平，用活性炭纤维回收、提取黄金．中国，专利号：8810827410．1998）；（2）活性炭纤维对于吸附小分子物质吸附速率快，容易解吸。活性炭纤维的种类有酚醛基碳纤维、PAN基碳纤维、黏胶基碳纤维、沥青基碳纤维等，目前都已经广泛应用于环保领域：如废气净化、溶剂回收、废水处理、个人防护等。活性炭纤维关于胺类化合物的研究不少：如潘高峰等人关于活性碳纤维对二甲胺水溶液的吸附研究（潘高峰，崔鹏改性活性炭纤维吸附二甲胺水溶液的研究[J] ．离子交换与吸附，2008,24（6）：544-550）；杨全红等人关于活性碳纤维对氨气的吸附研究（杨全红，郑经堂，王茂章，张碧江 活性炭纤维对NH₃的吸附研究Ⅰ PAN-ACF孔径结构对NH₃静态吸附的影响[J] ．新型碳材料，1998,13（2）：43-48），但是在环保检测和职业卫生检测领域，还未见活性炭纤维大量应用。

发明内容

二甲胺、三甲胺都属于小分子有机物，几种碳纤维中黏胶基碳纤维对其吸附和脱附性能都很好，本发明则利用这一特点，采用短切黏胶基型碳纤维，以100/50mg的规格填充于硬质玻璃管内，做成溶剂解析型采样管，采样完毕后将采样管用砂轮割开，取出碳纤维，加蒸馏水萃取出二甲胺、三甲胺，然后进气相色谱分析。采样管的规格（图1）、技术指标、制作过程如下：（1）填充材料为短切黏胶基碳纤维，安徽佳力奇碳纤维有限公司生产，纤维长度1.2-1.5mm, 纤维直径8-10μm，比表面积1300m²g^-1，孔径0.7-80nm，使用前105℃真空烘箱烘干；（2）碳纤维溶剂解吸型采样管规格：管子材质为硬质玻璃，长度120mm，内径3.5-4.0mm,外径5.5-6.0mm,两端开口平整，装入已经烘干的短切黏胶基碳纤维，共分为两段：前段为100mg，后段为50mg，采样管两端和两端之间用玻璃棉或聚氨酯泡沫塑料固定，填充完毕后两端用酒精喷灯封熔。（3）在200mL/min的采样流量下，碳纤维采样管的通气阻力应该1-2 kPa。

活性炭纤维采样管的采样—解析效率实验：取已经制备好100/50mg活性炭纤维采样管21支分为3组，每组留1支空白，将其两端打开，按正确的方向连接到大气采样仪器上面，将浓度为5003μg/ml的二甲胺、三甲胺混合储备液取2μL、10μL、20μL分别注入3组采样管中，调节大气采样仪器流量为200mL/min，采样1小时后取下，采样管用砂轮割开，取出碳纤维倒入5ml的容量瓶中，加纯净水定容至刻度，超声振荡萃取10min，静置后取上清液进气相色谱（配FID检测器）分析，结果如下

由表1和表2可见，二甲胺、三甲胺的采样-解析效率均大于85%，RSD值均小于5%，效果令人满意。

活性炭纤维采样管的穿透容量实验：取100/50mg活性炭纤维采样管两支，两端打开后前后串联后再连接大气采样仪上，将采样仪和采样管一并放置于大型恒温恒湿箱内(控制其采样温度35℃，相对湿度为80%)。取高浓度的二甲胺、三甲胺储备液，用微量进样针吸取合适的储备液注入前支采样管，开启采样仪，以200mL/min，采样1小时。取下采样管分析，前支采样管的目标物峰面积称为F₁，后支采样管的目标物峰面积称为F₂，目标物刚好能达到所需的最低含量，即采样管穿透容量。试验结果为：二甲胺穿透容量为3.57mg，三甲胺穿透容量为5.43mg。

样品储存稳定性试验：将浓度为5003μg/ml的二甲胺、三甲胺混合储备液10μL分别注入12支100/50mg活性炭纤维采样管，立即套上塑料套帽，分成4组，每组3支，放于2-4℃冰箱内保存。当天分析一组，其余三组分别于3、5、7天各取一组分析，分析结果如下表

由表3、表4可见，二甲胺、三甲胺在碳纤维采样管上置于2-4℃冰箱内保存非常稳定，至少可以保存7天。

图1是100/50mg活性炭纤维采样管规格图；

图2是短切黏胶基型碳纤维的实物图。

Claims (2)

1.一种用于二甲胺和三甲胺的碳纤维溶剂解吸型采样管，其特征在于，管子材质为硬质玻璃，长度120mm，内径3.5-4.0mm，外径5.5-6.0mm，两段开口平整，装入已经烘干的短切黏胶基碳纤维，共分为两段：前段为100mg，后段为50mg，采样管两端和两端之间用玻璃棉或聚氨酯泡沫塑料固定，填充完毕后两端后酒精喷灯封熔；

所述短切黏胶基碳纤维，纤维长度1.2-1.5mm，纤维直径8-10μm，比表面积1300m²g^-1，孔径0.7-80nm，使用前105℃真空烘箱烘干。

2.如权利要求1所述的用于二甲胺和三甲胺的碳纤维溶剂解吸型采样管，其特征在于：采样流量为200mL/min，碳纤维采样管的通气阻力为1-2kPa。