CN106182281A - 一种木材热处理过程中voc的收集系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木材热处理过程中VOC的收集系统与利用该系统的收集方法，该系统包括通过连接管道顺序连接的热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置和除氧装置，其中：所述的VOC吸收装置由VOC液相吸收装置和VOC固相吸收装置串联组成，吸附热处理过程中木材释放的VOC。木材热处理释放的VOC经降温、干燥处理后进入VOC吸收装置，VOC被捕集后剩余的气体通过除氧装置后重新回到木材高温热处理装置，循环往复，直至VOC完全吸收。本发明的收集系统简单，收集方法操作方便，收集过程中的工艺条件容易控制，适宜收集各种木材在不同热处理条件下的VOC释放情况。

Description

一种木材热处理过程中VOC的收集系统与方法

技术领域

本发明涉及一种VOC(挥发性有机化合物)的收集系统与收集方法，特别涉及一种木材热处理过程中VOC的收集系统与收集方法，属于木材加工与节能减排技术领域。

背景技术

高温热处理是在高温环境中以物理方式对木材进行功能性改良，以改善木材的尺寸稳定性。与因毒害问题而备受诟病的化学浸渍改性相比，该技术更符合当今人们对产品绿色环保的要求，已广泛应用于建筑、家具、室内外装饰装潢、包装等多个领域，并已逐步成为国内外对木材进行功能性改良的研究热点与发展方向。不过，木材热处理过程虽不需添加任何化学药品，但由于木材组分(主要是抽提物和半纤维素)在高温下受热挥发或降解，导致改性过程中挥发性有机化合物(VOC)排放较高，亦会对环境造成影响。因此，本着绿色环保的生态理念，有必要对热处理过程中VOC的释放进行控制，最大限度地降低VOC的排放量，以达到降低污染、减少排放的目的。

为了有效控制热处理过程中VOC的排放量，首先要全面认识VOC的释放过程，了解热处理过程中VOC随温度和时间的变化规律。但是，目前收集并检测木材VOC释放的装置和方法均集中在常温或低温条件下，很少涉及高温领域。如专利CN101025424B“大型VOC检测用高精度动态检测用气候室及其检测设备”发明了一种用于检测人造板或者实木家具释放物的VOC气候室，该气候室有检测室、用于保证产生一定湿度气体的湿气发生器、提供一定温度的循环热水到热交换器的温度控制水箱、压力控制器、用于产生循环气体的漩涡气泵、信号采集系统、PLC控制器以及计算机所组成。该发明可在动态空气交换的情况下对气候室内的温湿度进行自适应跟踪精确控制，可以模拟室内气候环境，从而使得产品VOC检测结果更贴近实际，为制定国家或行业标准提供科学依据、方法与仪器。

此外，有些专家学者还采用间接测量法，即用热处理前后VOC释放的差值来表征热处理过程木材的VOC释放量。如国外学者Hofmann等对175℃和200℃下热处理前后橡树、山毛榉和白蜡木试样的VOC释放量进行检测，结果表明，热处理过程中释放的有机化合物量较低。得到该结果的原因是由于热处理前后木材VOC释放的测量仍是在常温或低温下进行的，不能很好地反映热处理木材在高温下VOC的真实释放情况。

发明内容

本发明的目的是针对现有木材热处理过程VOC收集过程中存在的技术问题提供一种高温热处理过程中木材VOC的收集系统和收集方法。本发明的木材VOC的收集系统结构简单，通过多层次的吸收、吸附木材热处理过程中释放的VOC，VOC吸附采用多个顺序连接的装置串联在一起，热处理产生的烟气在热处理装置与VOC吸收装置间循环往复，实现了对木材高温热处理释放的VOC的高效吸附，避免了因吸附材料不足或气体流速过大引起的VOC泄漏或散失，VOC收集效率高。

为实现本发明目的，本发明一方面提供一种木材热处理过程中VOC的收集系统，包括通过连接管道顺序连接的热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置和除氧装置，其中：所述的VOC吸收装置由VOC液相吸收装置和VOC固相吸收装置串联组成，吸附热处理过程中木材释放的VOC。

其中，所述的热处理装置包括内部具有放置待热处理木材的热处理空腔的壳体，加热器、水槽、以及放置待热处理木材的托架，所述热处理空腔的一端封闭，另一端设有可开闭的密封门。

特别是，所述热处理腔为长方体、正方体、圆柱体或球形，优选为长方体或正方体。

其中，所述热处理装置的壳体由不锈钢材料和保温材料制成。

特别是，不锈钢材料分为内外两层。

尤其是，保温材料填充于两层不锈钢材料之间。

其中，所述托架由不锈钢材料制成。

特别是，所述托架为具有孔隙的金属板。金属板的两端或四周与所述热处理装置内部的空腔的内壁固定连接。

其中，所述孔隙率为50％～95％，优选为85％。

特别是，所述托架为框架型。其两端或四周与所述热处理装置空腔的内壁固定连接。

尤其是，所述托架设置在所述加热器的上部。

其中，所述加热器、水槽安置在所述热处理腔的底部，并且加热器位于所述热处理腔的底部的中央；所述水槽位于所述加热器的两侧。在加热器的加热下，水槽内的水温升高并开始蒸发，水蒸气由加热器的两侧自下而上逐步扩散并充满热处理装置，有利于形成均匀的保护性气体环境。

特别是，所述水槽的高度与加热器的高度一致，水槽的长度与热处理腔的长度相匹配，水槽的宽度为热处理腔宽度的1/5-1/4。

尤其是，所述水槽内装有适量水，用于防止热处理过程中因温度过高导致木材严重炭化，同时亦可弥补热处理装置内因氧气含量减少造成的压力降低。

特别是，所述热处理装置壳体的侧壁的上部设有气体出口，用于将热处理过程中木材释放的VOC物质排出所述热处理装置；处理装置的底部设有气体回流口。

气体回流口将经过VOC吸收装置后的气体重新导入热处理装置，形成气体循环回路，通过气体循环，可以循环收集气体中含有的VOC，提高VOC收集程度。

尤其是，所述气体回流口位于加热器附近，有利于热处理腔内温度的均匀分布。

特别是，所述气体出口通过连接管道与所述的气体冷凝装置连接；所述气体回流口与所述除氧装置通过管道连接，将除氧装置除氧后的气体导入所述热处理装置。

其中，所述气体冷凝装置为设置于冰浴中的装有蒸馏水的密闭容器，且容器顶部设置有2根导管，其中1根导管的一端伸入到蒸馏水内部，另一端与热处理装置连接；另一根导管的一端位于蒸馏水液面之上，另一端与所述的气体干燥装置连接。

特别是，所述2根导管中的一根导管的一端与所述热处理装置的气体出口连接，另一端伸入到所述蒸馏水内部；另一根导管的一端位于蒸馏水液面之上，另一端与所述气体干燥装置连接，将冷却后的气体导出气体冷凝装置并输送至气体干燥装置进行干燥除湿处理，去除水分。

热处理产生的气体(即热烟气)导入容器内的蒸馏水中，由于容器位于冰浴中，容器内的蒸馏水温度低，气体通入冷凝装置后，进行降温处理，然后从另一根导管排出，获得冷凝热处理气体，冷凝热处理气体的温度低于常温甚至在常温以下。

特别是，所述气体冷凝装置可根据热处理温度的高低与采气速度的快慢适当增加或减少冷凝装置的级数。

尤其是，所述气体冷凝装置的级数可选1～5级，优选为2级。

特别是，所述气体冷凝装置由两级冷凝组件串联组成，即由一级、二级冷凝装置串联而成。

其中，所述气体干燥装置为顶部设置有2根导管，内部装有干燥剂的密闭容器。

特别是，所述2根导管中的一根导管的一端与所述气体冷凝装置连接，另一端伸入到干燥剂中；另一根导管的一端位于干燥剂的上面，另一端与所述的VOC吸收装置连接，将干燥后的气体导出气体干燥装置，并输送至VOC吸收装置，吸附和收集VOC。

其中，所述干燥剂选择硅胶干燥剂、浓硫酸、无水硫酸铜、无水硫酸钠或无水氯化钙中的一种，优选为硅胶干燥剂。

特别是，所述硅胶干燥剂选择变色硅胶，既能吸收水分，又可通过颜色变化判断水分的有无，且价格适中。

其中，所述气体干燥装置根据采气速度快慢增加或减少气体干燥装置的级数。

特别是，所述气体干燥装置的级数可选1～5级，优选为2级，即本发明的气体干燥装置由两级干燥组件组成，即一级干燥装置和二级干燥装置串联组成。

其中，所述VOC液相吸收装置为顶部设有2根导管，内部装有液相吸收剂的密闭容器，其中一根导管的一端与气体干燥装置连接，另一端伸入到液相吸收剂内部；另一根导管的一端位于液相吸收剂液面的上部，其另一端与VOC固相吸收装置连接。

特别是，所述液相吸收剂选择正己烷、丙酮、苯、乙醇中的一种或多种。

特别是，所述VOC液相吸收装置由内部分别装有正己烷、丙酮、苯、乙醇吸收剂的密闭容器依次串联组成。即所述VOC液相吸收装置包括通过导管顺序连接的4种液相吸附剂容器，分别依次为正己烷吸收剂容器、丙酮吸收剂容器、苯吸收剂容器、乙醇吸收剂容器，所述4种液相吸附剂容器内装有的4种液相吸附剂依次吸附、收集热处理产生的VOC。

VOC液相吸收装置是内部装有液相吸收剂的密闭容器，干燥后的热处理气体通入后，能溶于液相吸收剂的VOC成分被VOC液相吸收剂吸收；VOC固相吸收装置将未能被液相吸收剂吸收的VOC成分吸附，收集。

尤其是，所述气体干燥装置的2根导管中，其中一根导管的一端与所述气体冷凝装置连接，另一端伸入到干燥剂中；另一根导管的一端位于干燥剂的上面，另一端与所述的VOC吸收装置的正己烷吸收剂容器连接，将干燥后的气体导出气体干燥装置，并输送至VOC吸收装置的的正己烷吸收剂容器中，吸附和收集VOC。

特别是，所述4种液相吸附剂容器的级数分别可以根据采气速度的快慢适当增加各个液相吸附剂容器的个数，其级数分别可以为1～5级，优选为2级。

尤其是，所述正己烷吸收剂容器由两级串联组成，即一级正己烷吸收剂容器和二级正己烷吸收剂容器；丙酮吸收剂容器由两级串联组成，即一级丙酮吸收剂容器和二级丙酮吸收剂容器；苯吸收剂容器由两级串联组成，即一级苯吸收剂容器和二级苯吸收剂容器；乙醇吸收剂容器由两级串联组成，即一级乙醇吸收剂容器和二级乙醇吸收剂容器。

其中，所述VOC固相吸收装置选择VOC吸附管，其一端与所述的VOC液相吸收装置连接；另一端与所述的气体循环装置连接。

特别是，所述VOC吸附管的一端与所述VOC液相吸收装置的乙醇吸收剂容器连接；另一端与所述的气体循环装置连接。

其中，所述VOC吸附管选择活性炭吸附管或Tenax吸附管，优选为Tenax吸附管。

特别是，所述Tenax吸附管的一端与VOC液相吸收装置的乙醇吸收剂容器连接，另一端与气体循环装置的循环泵连接。

尤其是，所述Tenax吸附管内装填的填料为Tenax TA吸附剂。

特别是，所述VOC吸收装置可根据采气速度的快慢适当增加或减少各个VOC吸收装置的级数，其数量可选1～5级，优选为2级。

尤其是，所述VOC固相吸收装置由两级Tenax吸附管串联组成，即一级Tenax吸附管和二级Tenax吸附管。

其中，所述除氧装置为顶部设置有2根导管，内部装有除氧剂的密闭容器，其中一根导管的一端与所述气体循环装置连接，另一端伸入到除氧剂内部；另一根导管的一端位于除氧剂的上部，其另一端与所述的热处理装置连接。

特别是，所述除氧剂选择氯化亚铁、亚硫酸钠、碘化钾、硫化钠中的一种或多种，优选为氯化亚铁。

尤其是，所述除氧剂选择氯化亚铁溶液、亚硫酸钠溶液、碘化钾溶液、硫化钠溶液中的一种或多种，优选为氯化亚铁溶液。

特别是，所述氯化亚铁溶液的质量百分比浓度为10-40％，优选为25％。

尤其是，所述除氧装置可根据采气速度的快慢适当增加或减少除氧装置的级数，其数量可选1～5级，优选为2级。

特别是，除氧装置由两级除氧组件串联组成，即一级除氧装置和二级除氧装置。

其中，所述气体循环装置由通过导管顺序连接的气体循环泵和气体流量计组成。

气体循环泵具有变频调速功能，为气体在收集系统中循环流动提供动力。

特别是，所述气体循环泵可根据所需采样速度的快慢与气体流量计读数的高低适当调节转速的大小。

本发明另一方面提供一种木材热处理过程中VOC的收集方法，包括：首先利用上述木材热处理过程中VOC的收集系统对木材热处理过程中释放的VOC进行吸附与采集；接着采用气相色谱-质谱联用仪对吸收的VOC进行定性分析；最后根据热处理前后木材绝干质量之差对VOC进行定量，确定高温热处理过程中木材释放的VOC的类别和释放量。

VOC定性分析是确定木材热处理释放的VOC的成分，利于评估释放的VOC对环境和人体造成的影响，利于采取相应措施；VOC定量是确定木材热处理释放的VOC的总量及主要成分的释放量，为VOC释放量的控制和标准制定提供依据。

本发明又一方面提供利用上述木材热处理过程中VOC的收集系统对木材热处理过程中释放的VOC进行收集的方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)测试待热处理木材的含水率和初始重量(W₀)；

2)将待热处理木材置于热处理装置内部，并封闭热处理装置，通过连接管道将热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置、除氧装置和热处理装置顺序连接；

3)对热处理装置内的木材进行加热升温，并开启气体循环装置，直至热处理木材的温度达到并保持为120-250℃，对木材进行热处理；热处理过程中木材释放VOC，产生的含有VOC的热烟气依次通过气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置、除氧装置，进行气体冷却、干燥、VOC吸附、除氧处理后在通过连接导管回流至热处理装置，循环往复；

4)木材热处理30-300min后，停止加热，直至热处理装置内木材温度降低至≤50℃时关闭气体循环装置，停止对VOC的吸附；

5)对热处理后的木材进行干燥处理，并干燥至绝干，同时称量绝干木材的重量，获得热处理后木材的绝干重量(W₁)；

6)将VOC吸收装置内的液体浓缩后采用气相色谱-质谱联用仪进行检测，确定VOC液相吸附装置的吸附剂吸附的VOC的成分及各成分间的比例；

7)将VOC固相吸附装置吸附的VOC脱吸附后，采用气相色谱-质谱联用仪进行检测，确定VOC固相吸附装置吸附的VOC的成分及各成分间的比例；

8)根据木材热处理前后的绝干重量之差与木材热处理前的绝干重量之比表征木材的VOC释放量。

其中，步骤1)中所选木材的含水率为6-15％，优选为8-12％；步骤2)中置于热处理装置内部的木材的数量为1-10块，优选为2-5块，进一步优选为3块，木材的大小为5-50cm(长)×1-20cm(宽)×0.1-2cm(厚)，优选为15-30cm×5-10cm×0.5-1.5cm，进一步优选为25cm×10cm×1cm；控制步骤3)中气体循环的气体流速为450±10mL/min。

特别是，还包括步骤2A)向热处理装置内的水槽内添加水，其中水的添加量为水槽容积的20-90％，优选为75％。

其中，步骤6)中将VOC液相吸收装置的吸收了VOC的正己烷、丙酮、苯、乙醇液相吸附剂分别浓缩，得到正己烷浓缩吸附液、丙酮浓缩吸附液、苯浓缩吸附液、乙醇浓缩吸附液，再分别进行GC-MS测定。

特别是，分别向正己烷浓缩吸附液、丙酮浓缩吸附液、苯浓缩吸附液、乙醇浓缩吸附液中加入内标物三氯甲烷之后，再分别进行GC-MS测定。

尤其是，将VOC液相吸收装置的吸收了VOC的正己烷、丙酮、苯、乙醇液相吸附剂分别浓缩，分别得到10-20ml(优选为15ml)正己烷浓缩吸附液、丙酮浓缩吸附液、苯浓缩吸附液、乙醇浓缩吸附液

特别是，分别向正己烷浓缩吸附液、丙酮浓缩吸附液、苯浓缩吸附液、乙醇浓缩吸附液中加入10微升的内标物三氯甲烷之后，定容至50ml后再分别进行GC-MS测定。

特别是，还包括步骤6A)，将气体冷凝装置内的蒸馏水浓缩后用气相色谱-质谱联用仪进行检测，确定气体冷凝装置的冷却水吸附的VOC成分及各成分间的比例。

其中，步骤6A)中将气体冷凝装置的吸收了VOC的蒸馏水浓缩，得到吸收VOC的浓缩蒸馏水液后再进行GC-MS测定。

特别是，向吸收VOC的浓缩蒸馏水液中加入丙酮，进行萃取，获得的丙酮萃取液用干燥剂干燥，吸收水分，得到去除水分的VOC丙酮萃取液。

其中，向去除水分的VOC丙酮萃取液中加入内标物三氯甲烷之后，再进行GC-MS测定。

特别是，将气体冷凝装置的吸收了VOC的蒸馏水浓缩，得到5-10ml的吸收VOC的浓缩蒸馏水液；接着加入丙酮，进行萃取，获得丙酮萃取液；然后向丙酮萃取液中加入干燥剂，得到去除水分的VOC丙酮萃取液；最后加入内标物三氯甲烷并用丙酮定容至50ml后进行GC-MS测定。

尤其是，向去除水分的VOC丙酮萃取液中加入10微升的内标物三氯甲烷之后，用丙酮定容至50ml后再进行GC-MS测定。

其中，步骤7)中先将1微升内标物三氯甲烷注入到Tenax吸附管内，再对Tenax吸附管加热，进行VOC脱吸附处理，然后将脱吸附后的VOC通入气相色谱-质谱联用仪进行GC-MS测定。

特别是，所述脱吸附处理的温度为240±10℃。

尤其是，步骤6)、7)、6A)中所述气相色谱-质谱联用仪检测过程中，气相分析条件为：色谱柱：Rtx-5MS(0.25mm×30m×0.25μm)，进样口温度250℃，氦气流速1mL/min，分流比：10：1；采用程序升温进行分离：初温40℃，保持1min,以10℃/min的速率升到200℃，再以20℃/min的速率升到280℃，保持5min；质谱分析条件为：电离方式EI，电子能量70eV，离子源温度200℃，接口温度250℃，扫描范围45～400。

本发明通过气体循环装置将高温热处理装置内的气体(热烟气)抽吸出来，经过冷凝降温、脱水干燥等处理后进入VOC吸收装置，将热烟气中的VOC捕集下来，剩余的气体通过除氧装置后在气体循环装置的带动下重新回到木材高温热处理装置，如此循环往复。VOC组成及各成分间的比例关系根据气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等检测手段进行确定，VOC的释放量通过热处理前后木材绝干质量之差与热处理前绝干重的百分比来确定。本发明设备简单，操作方便，热处理工艺条件、吸附前处理条件、气体循环条件和VOC收集条件可控，适宜收集各种木材在不同热处理条件下的VOC释放情况。

本发明的优点体现在以下几个方面：

1、本发明的木材VOC的收集系统与收集方法是在高温热处理过程中完成对木材VOC的吸附，实现了高温状态下木材释放的VOC的收集，为热处理过程中木材VOC的检测与评价、减少与控制、收集与利用奠定了良好的设备基础。

2、本发明在吸附高温下木材的VOC之前做了若干预处理工作，包括冷凝降温、脱水干燥等，有效避免了因温度过高或水分含量较大对VOC吸附及后续检测造成的影响。

3、本发明的VOC吸附、收集装置采用多个串联在一起，且循环采集的方式实现了对木材VOC的高效吸附，避免了因吸附材料不足或气体流速过大引起的VOC泄漏或散失，吸附率高达95％以上。

4、本发明在循环采集系统中加入了除氧装置，使得热处理木材处于低氧甚至无氧的环境中，有效避免了热处理木材在高温环境下因氧气含量过高而发生冒烟甚至燃烧。

5、本发明的气体循环泵具有变频调速功能，频率和转速均可实现无极调节，且配有气体流量计实时显示气体流速，最大程度上满足了不同收集条件的需要。

6、本发明的冷凝装置、干燥装置、气体收集装置与除氧装置均可根据不同的实验条件或实验需要进行数量上的调整，灵活可控，满足了不同条件下的实验需要。

7、本发明设备简单，操作方便，热处理工艺条件、吸附前处理条件、气体循环条件和VOC收集条件可控，满足各种木材在不同热处理条件下VOC释放情况的检测要求，适宜大规模推广应用。

附图说明

图1是本发明木材热处理过程中VOC的收集系统的结构示意图；

图2是本发明气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置、除氧装置连接示意图；

图3是本发明VOC吸收装置连接示意图。

附图标记说明：1、高温热处理装置；2、高温热处理腔；3、托架；4、木材；5、气体出口；6、气体冷凝装置；61、一级冷凝装置；62、二级冷凝装置；7、气体干燥装置；71、一级干燥装置；72、二级干燥装置；8、VOC吸收装置；80、VOC液相吸收装置；801、一级正己烷吸附装置；802、二级正己烷吸附装置；803、一级丙酮吸附装置；804、二级丙酮吸附装置；805、一级苯吸附装置；806、二级苯吸附装置；807、一级乙醇吸附装置；808、二级乙醇吸附装置；81、VOC固相吸收装置；811、一级Tenax吸附管；812、二级Tenax吸附管；9、气体循环装置；91、气体循环泵；92、气体流量计；10、除氧装置；101、一级除氧装置；102、二级除氧装置；11、水槽；12、加热器；13、气体回流口；14、导管；15、壳体。

具体实施方式

下面参照附图详细描述实施本发明木材热处理过程中VOC收集系统和本发明木材热处理过程中VOC收集方法的具体实施例。

如图1、2、3所示，本发明的木材热处理过程中VOC收集系统由通过连接导管彼此顺序连接的高温热处理装置1、气体冷凝装置6、气体干燥装置7、VOC吸收装置8、气体循环装置9与除氧装置10组成。

高温热处理装置包括内部具有放置待热处理木材的高温热处理空腔2的壳体15，高温热处理腔截面为矩形。高温热处理腔的一端封闭，另一端设有可开闭的密封门(图中未标出)，其余各面密封。高温热处理装置1的壳体15由双层不锈钢板制成，内嵌保温材料。高温热处理腔内设置至少一个托架3，用于装载待热处理的木材4。托架为具有孔隙的金属板，水平放置在热处理腔内，其左右两端或四周分别与高温热处理腔的内壁固定连接，以便将托架支撑在空腔内。托架上开设孔隙的目的是利于热空气在整个热处理腔内流通和循环，托架的孔隙率为50％～95％，优选为85％。

本发明中木材高温热处理腔的形状除了截面为矩形之外，其他任何形状均适用于本发明，例如圆形、正方体形、圆柱体形、球形等均适用于本发明。

热处理装置侧壁的上部开设有气体出口5，用于将热处理过程中产生的气体(即热处理过程中产生的热烟气)排出热处理腔；在热处理腔的底部设有水槽11和加热器12，其中，加热器固定在热处理腔底部的中间位置，水槽分布在加热器的两侧，并且水槽内装有适量水，在热处理过程中，水槽内的水蒸发，水蒸气由加热器的两侧自下而上逐步扩散并充满热处理装置，有利于形成均匀的保护性气体环境，保护木材在热处理过程中因热处理室内温度过高而发生严重炭化。

水槽的高度与加热器的高度一致，水槽的长度与热处理腔的长度相匹配，水槽的宽度为热处理腔宽度的1/5-1/4，这样既保证了水槽的容积适中，亦可使得加热器加热水槽内的水所消耗的热量适中，在保证了试验正常运行的前提下节约了能源消耗。

水槽内水量的多少根据实际试验运行条件而定，试验温度越高、时间越长，所需的水量越大，一般可先将水装至水槽的四分之三处(不宜太满，以防溢出)，然后进行试验，试验完毕后根据水槽内剩余的水量适当减少下次相同试验的加水量。

在热处理腔的底部，水槽与加热器的中间设置气体回流口13，使得热处理装置产生的烟气在通过气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、除氧装置后再回流至热处理腔内，供循环气体回流至热处理腔内部，向热处理腔内部输送气体，使得气体收集系统可以循环运行。气体回流口的开设位置位于水槽和加热器之间，使得水蒸气和热量可以在气流的带动下由下而上均匀充满热处理装置。

本发明实施例中气体出口5开设在右侧侧壁的上部，气体回流口通常开设在热处理腔底部的左侧，如图1所示，气体出口和气体回流口呈对角线分布，且加热器位气体回流口附近，有利于热处理室内温度的均匀分布。

本发明的高温热处理装置除了上述实施例的结构之外，其他本领域中任何现有已知的木材热处理、热改性的装置均适用于本发明，任何可以产生VOC的装置、设备均可以与本发明的VOC吸收装置的气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、除氧装置相连用，用于收集VOC。

热处理装置产生的热烟气通过气体出口5排出后，通过连接导管进入气体冷凝装置6，对从热处理装置中排出的含有VOC的热烟气进行降温处理，使得热烟气的温度降低至常温甚至以下，得到冷凝的热烟气。

所述气体冷凝装置6是设置于冰浴中的装有蒸馏水的密闭容器(通常选用多功能瓶)，且容器顶部设置有2根导管，其中1根导管的一端伸入到蒸馏水内部，另一端与热处理装置的气体出口5连接，将热处理过程中产生的热烟气导入气体冷凝装置内，进行降温处理；另一根导管的一端位于蒸馏水液面之上，另一端与所述的气体干燥装置连接，将冷凝后的热烟气导出气体冷凝装置。

本发明中的气体冷凝装置是将装有蒸馏水的密闭容器(通常选用多功能瓶)置于碎冰中，进行冰浴，降低容器内蒸馏水的温度，利于通入到蒸馏水中的气体迅速降低温度。

多功能瓶包括两根导管，胶塞、集气瓶，集气瓶内装有蒸馏水，其中一根导管的一端伸入到蒸馏水内部，另一端伸出集气瓶；另一根导管的一端在蒸馏水液面的上部，另一端伸出集气瓶。

本发明中根据热处理温度的高低与采气速度的快慢适当增加或减少冷凝装置的级数。通常采用多级(例如1-5级)串联的冷凝装置对热处理产生的气体进行冷却降温处理，本发明实施例中的气体冷凝装置由两级冷凝装置组成，即一级冷凝装置61和二级冷凝装置62串联使用(如图1)。

本发明中的气体冷凝装置还可以是回流冷凝管，将气体通入回流冷凝管，在冷凝管的作用下，本发明的含有VOC的热处理气体降温后，通过顺序连接的管道流入气体干燥装置。

本领域中现有的任何可以冷凝气体，降低气体温度的冷却设备均适用于本发明。

气体干燥装置7为装有干燥剂的密闭容器(通常选用多功能瓶)，且容器顶部设置有2根导管，其中1根导管的一端伸入到干燥剂内部，另一端与气体冷凝装置的气体导出管连接，将冷凝的热烟气导入气体干燥装置内，进行干燥处理，去除气体中的水分；另一根导管的一端位于干燥剂的上面，另一端与所述的VOC吸收装置连接，将干燥后的热烟气导出气体干燥装置。

多功能瓶包括两根导管，胶塞、集气瓶组成，集气瓶内装有干燥剂(例如硅胶干燥剂、浓硫酸、无水硫酸铜、变色硅胶、无水硫酸钠、无水氯化钙等)，其中一根导管的一端伸入到干燥剂内部，另一端伸出集气瓶；另一根导管的一端在干燥剂表面的上部，另一端伸出集气瓶，将干燥后的气体排出多功能瓶。

本发明中根据热处理温度的高低与采气速度的快慢适当增加或减少干燥装置的级数。通常采用多级(1-5级)串联的干燥装置对冷凝的热烟气进行干燥除湿处理，本发明实施例中的气体干燥装置由两级干燥装置组成，即一级干燥装置71和二级干燥装置72串联使用(如图1)，干燥装置的集气瓶中装有干燥剂变色硅胶，既能吸收水分，又可通过颜色变化判断水分的有无，且价格适中。

VOC吸收装置用于吸附和收集热处理产生的VOC气体，由VOC液相吸收装置和VOC固相吸收装置串联组成。

VOC液相吸收装置为顶部设置有2根导管，内部装有液相吸收剂(例如正己烷、丙酮、苯、乙醇)的密闭容器(通常选用多功能瓶)，其中一根导管的一端与气体干燥装置连接，另一端伸入到液相吸收剂内部；另一根导管的一端位于液相吸收剂液面的上部，其另一端与VOC固相吸收装置连接，将吸收VOC后的气体导出VOC吸收装置。

本发明中VOC液相吸收装置由装有正己烷、丙酮、苯、乙醇吸收剂的密闭容器串联组成，正己烷吸收剂容器、丙酮吸收剂容器、苯吸收剂容器、乙醇吸收剂容器通过导管顺序串联组成(如图1)。4种液相吸附剂容器内装有的4种吸附剂依次吸附、收集热处理产生的VOC。

多功能瓶包括两根导管，胶塞、集气瓶组成，集气瓶内部装有液相吸附剂，其中一根导管的一端伸入到液相吸附剂内部，另一端伸出集气瓶；另一根导管的一端在吸附剂表面的上部，另一端伸出集气瓶，将吸附了VOC后的气体排出多功能瓶。

VOC液相吸收装置的正己烷吸收剂容器、丙酮吸收剂容器、苯吸收剂容器、乙醇吸收剂容器通过导管顺序连接，其中，正己烷吸收剂容器的一根导管的一端与气体干燥装置连接，另一端伸入到正己烷吸收剂内部，另一根导管的一端在正己烷吸收剂表面的上部，另一端伸出正己烷吸收剂容器集气瓶，与丙酮吸收剂容器连接；丙酮吸收剂容器的一根导管的一端与正己烷吸收剂容器连接，另一端伸入到丙酮吸收剂内部，另一根导管的一端在丙酮吸收剂表面的上部，另一端伸出丙酮吸收剂容器集气瓶，与苯吸收剂容器连接；苯吸收剂容器的一根导管的一端与丙酮吸收剂容器连接，另一端伸入到苯吸收剂内部，另一根导管的一端在苯吸收剂表面的上部，另一端伸出苯吸收剂容器集气瓶，与乙醇吸收剂容器连接；乙醇吸收剂容器的一根导管的一端与苯吸收剂容器连接，另一端伸入到乙醇吸收剂内部，另一根导管的一端在乙醇吸收剂表面的上部，另一端伸出乙醇吸收剂容器集气瓶，与VOC固相吸收装置连接。

VOC液相吸附剂的选择依据：木材热处理释放的VOC来源于木材本身含有的抽提物成分和热处理过程中三大素(纤维素、半纤维素、木质素)降解产生的挥发性物质，而抽提物为“用乙醇、苯、乙醚、丙酮或二氯甲烷等有机溶剂以及水抽提出来的物质总称”，同时，木材三大素降解产生的挥发性物质主要为酸类化合物，含有少量的醛类物质和芳香族物质，这些化合物在常用有机溶剂中的溶解性均很好，而溶解抽提物的有机溶剂就是常用的有机溶剂；此外，本发明选择的正己烷、丙酮、苯、乙醇这几种有机溶剂的沸点比较高，均在55℃以上，避免了收集过程中有机溶剂本身不会挥发或者少量挥发，使得固相VOC吸附管不会吸收过多的有机溶剂而降低检测结果的精确度和增加解析结果的复杂度。至于四种有机溶剂的排列顺序，是因为正己烷对于各类有机物的溶解性能优良，放在第一位，丙酮和苯的先后顺序可以调换，乙醇放在最后是因为前三种有机溶剂均溶于乙醇，乙醇可以吸收前三种溶剂因气流进出带出的少量溶剂成分，使得后边的固相吸附不会吸收过多的溶剂成分。

VOC固相吸收装置为VOC吸附管，选择Tenax吸附管。Tenax吸附管的一端与VOC液相吸收装置连接，另一端与气体循环装置的循环泵连接。

本发明的Tenax吸附管的一端通过导管与VOC液相吸收装置的乙醇吸收剂容器相连接，另一端与气体循环装置的循环泵连接，吸附和收集未被液相吸附剂吸收的VOC气体。Tenax吸附管对VOC物质具有优秀的吸附与解吸能力，且能通过活化重复利用，寿命较长。

本发明中根据热处理温度的高低与采气速度的快慢适当增加或减少VOC液相吸收装置、VOC固相吸收装置的级数。通常采用多级(1-5级)串联的VOC液相吸收装置吸附干燥处理后的气体中的VOC；采用多级(1-5级)串联的VOC固相吸收装置吸附液相吸附剂处理后的气体中的VOC；本发明实施例中的VOC液相吸收装置由串联的正己烷吸收剂容器、丙酮吸收剂容器、苯吸收剂容器、乙醇吸收剂容器组成，每种液相吸收剂容器分别由两级吸收剂容器组成，即一级正己烷吸附装置801、二级正己烷吸附装置802；一级丙酮吸附装置803、二级丙酮吸附装置804；一级苯吸附装置805；二级苯吸附装置806；一级乙醇吸附装置807；二级乙醇吸附装置808依次串联使用；本发明实施例中的VOC固相吸收装置81由两级收集装置组成，即一级Tenax吸附管811、二级Tenax吸附管812串联使用(如图1)。

气体循环装置9包括通过导管顺序连接的气体循环泵91和气体流量计92，气体循环泵具有变频调速功能。气体循环泵可根据所需采样速度的快慢与气体流量计读数的高低适当调节转速的大小。

气体循环泵与VOC固相吸收装置通过导管连接，气体循环泵为整个收集系统提供动力；气体流量计的一端与气体循环泵连接，另一端通过导管与除氧装置连接，气体流量计显示收集系统中的气体流速，为气体循环泵的工作强度和系统采集速度提供可量化的参考依据。

除氧装置10为顶部设置有2根导管，内部装有除氧剂的密闭容器(通常选用多功能瓶)，其中一根导管的一端与气体循环装置的气体流量计连接，另一端并深入到除氧剂内部；另一根导管的一端位于除氧剂的上面，其另一端与热处理装置的气体回流口连接，将脱除氧气后的气体导出除氧装置，重新进入热处理装置，再次将热处理产生的VOC物质带入收集系统，如此循环往复，使VOC的收集程度达到最大。除氧装置在除氧剂的作用下除去进入热处理装置的气体中的氧气，使热处理装置内形成低氧甚至无氧的环境，有利于热处理的顺利进行。

多功能瓶包括两根导管，胶塞、集气瓶组成，集气瓶内装有除氧剂(例如氯化亚铁、亚硫酸钠、碘化钾、硫化钠溶液等)，一根导管的一端伸入到除氧剂内部，另一端伸出集气瓶；另一根导管一端在除氧剂表面的上部，将除氧后的气体排出多功能瓶。

本发明中根据热处理温度的高低与采气速度的快慢适当增加或减少除氧装置的级数。通常采用多级(1-5级)串联的除氧装置对吸附和收集了VOC的气体进行脱除氧气处理，本发明实施例中的除氧装置由两级除氧装置组成，即一级除氧装置101和二级除氧装置102串联使用(如图1)，除氧装置的集气瓶中装有除氧剂氯化亚铁、亚硫酸钠、碘化钾、硫化钠溶液等，优选为质量百分比浓度为10-40％(优选为25％)的氯化亚铁溶液，既能吸收氧气，又可根据试剂颜色的变化判断氧气的吸附程度。

本发明实施例中高温热处理装置1为横卧的长方体形，内部具有截面呈矩形的高温热处理腔2，本发明中高温热处理装置的形状除了为横卧的长方体形之外，其他任何形状均适用于本发明，例如圆柱体、球形、立方体形等均适用于本发明。

气体回流口与加热器设置于热处理空腔的底部，气体出口5设置于热处理腔的右侧壁的上部，气体出口与气体回流口呈对角线分布，且加热器位于气体回流口附近，有利于热处理室内温度的均匀分布。高温热处理腔底部设有盛有水的水槽，在高温热处理过程中水槽内的水份蒸发，避免热处理木材因温度过高而发生严重炭化。气体出口设置于高温热处理装置的上部，便于对热处理过程中产生的VOC进行采集。冷凝装置6由一级冷凝装置61和二级冷凝装置62组成。气体干燥装置7由一级气体干燥装置71和二级气体干燥装置72组成。VOC液相吸附装置80由通过导管顺序串联的一级、二级正己烷吸附装置801、802；一级、二级丙酮吸附装置803、804；一级、二级苯吸附装置805、806；一级、二级乙醇吸附装置807、808组成，VOC固相吸附装置81由装填TenaxTA填料的一级、二级VOC吸附管811、812组成。气体循环装置9由气体循环泵91和气体流量计92组成，可根据所需采样速度的快慢，适当调节气体循环泵转速的大小。

开启热处理装置内的加热器、气体循环泵，高温热处理腔内木材进行热处理，释放VOC，高温热处理产生的热烟气在气体循环装置的带动下，经过冷凝降温、脱水干燥处理后进入VOC吸收装置，热处理产生的气体中所含的VOC被吸附、捕集下来，剩余的气体通过除氧装置，脱除氧气后经过气体回流口重新回到木材高温热处理装置，如此循环往复，将木材热处理释放的VOC气体全部吸附、收集。

木材在高温热处理过程中释放的VOC气体中的组成成分及各成分间的比例关系可凭借气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等检测手段进行确定，VOC的释放量通过热处理前后木材绝干质量之差来确定。本发明设备简单，操作方便，热处理工艺条件、吸附前处理条件、气体循环条件和VOC收集条件可控，适宜收集各种木材在不同热处理条件下释放的VOC。

下面结合实例对本发明的木材热处理过程中VOC的收集系统和利用该系统的收集方法做进一步详细的说明。

本发明实施例中以樟子松为热处理木材进行试验，对木材产生的VOC进行采集和定性定量分析。本发明中除了樟子松之外，其他木材也适用于本发明。

本发明实施例中所处理的樟子松(Pinus sylvestris)来源于山东利坤木业装饰有限公司，平均气干密度0.46g/cm3，含水率8％～12％。

将樟子松木制成尺寸分别为5～50cm(长)×1～20cm(宽)×0.1～2cm(厚)的试样，优选为15～30cm×5～10cm×0.5～1.5cm，按照国家标准GB1928-91锯切。本发明具体实施例中以樟子松木试样的尺寸为25cm(长)×10cm(宽)×1cm(厚)为例，进行说明。

实施例1测定待热处理樟子松试件的含水率

1、按照抽样国家标准(GT28281-2003)，从尺寸为25cm(长)×10cm(宽)×1cm(厚)的樟子松试件中抽取4块试件，然后从抽取的樟子松木材试件上沿长度方向从端头截取3～4cm的试片，用作测定木材的含水率(称为含水率试片)；

2、分别称量含水率试片的初始重量，然后将含水率试片放入烘箱，在103℃的下烘至绝干，冷却后称量含水率试片的绝干重量，测定其平均含水率为：9.28％。

本发明中木材的含水率除了9.28％之外，含水率在8-12％之间的木材均适用。

实施例2

1)测定待热处理木材初始重量

任意选择3块尺寸为25cm(长)×10cm(宽)×1cm(厚)的樟子松试件进行高温热处理，分别称量3块试件的初始重量，计算其平均初始重量为167.73g；

木材数量除3块为例之外，其他数量如1～10块也适用于本发明，木材数量优选为2～5块。

2)木材热处理与VOC收集

2-1)打开高温热处理腔的封闭门(附图中未标示)，将称量好的待热处理木材码放在托架上(如图1)，在分别设置在热处理腔的底部两侧且位于加热器的两边的水槽内装入适量水，水的量控制在水槽容积的75±5％；

2-2)关闭密封门，开启加热器，对待热处理木材进行加热，其中控制升温速率为15℃/min，与此同时，开启气体循环装置的循环泵91，调节气体流速450±10mL/min，木材热处理过程中产生的含有VOC的热烟气从热处理装置的气体出口5流出，通过导管依次流入气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC液相吸收装置、VOC固相吸收装置、气体循环装置和除氧装置后，通过气体回流口回流至热处理装置，如此循环往复，木材释放的VOC依次被冰浴水降温、干燥剂干燥除湿、被液相吸附剂正己烷、丙酮、苯、乙醇、固相吸附剂Tenax TA吸附和收集；

2-3)直到热处理腔内温度升高到140℃，并保持在140℃下对樟子松木进行高温热处理1h后，关闭加热器；

2-4)保持气体循环泵为开启状态，继续对热处理腔内木材热处理产生的含有VOC的热烟气进行冷凝、干燥、吸收、除氧处理，直至热处理装置内的温度降至50℃(或50℃以下)，关闭气体循环泵，获得热处理木材；

在木材高温热处理后，木材温度≤50℃时产生的VOC物质已非常少。

3、热处理木材烘干处理

打开封闭门，取出热处理木材与水槽，将热处理木材放入烘箱，在103℃的环境下烘至绝干，并测定烘干后热处理木材的绝干重量，计算热处理后木材的平均绝干重量为152.85g；同时将水槽内的水倒掉并冲洗干净，以备下次检测实验用；

4、GC-MS检测

4-1)将两级正己烷吸附装置、两级丙酮吸附装置、两级苯吸附装置、两级乙醇吸附装置内的液相吸收液分别合并后，采用旋转蒸发器分别进行浓缩，控制真空度为0.05-0.09MPa、水浴温度75±5℃。当液相吸附剂体积降至15ml(10-20mL均适用)时停止；

4-2)将浓缩的液相吸附剂分别转移至50mL容量瓶中，接着向4个容量瓶中分别加入内标物(三氯甲烷，10微升)，用相应的液体吸附剂定容至50ml；

4-3)分别向气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)中进样2mL，进行GC-MS检测，测定樟子松木材在140℃条件下VOC液相吸附装置收集的VOC成分及各成分间的比例关系。

4-4)首先用定量移液枪将1微升内标物三氯甲烷注入VOC固相吸收装置内，并对两级Tenax吸附管加热，进行VOC脱吸附处理，使得被固相吸附剂吸附的VOC脱吸附，控制加热温度在240±10℃，脱吸附后的VOC通入气相色谱-质谱联用仪进行GC-MS检测，测定樟子松木材在140℃条件下VOC固相吸附装置收集的VOC成分及各成分间的比例关系。

4-5)将气体冷凝装置内的冷却水合并后，采用旋转蒸发器分别进行浓缩，控制真空度为0.05-0.09MPa、水浴温度75±5℃。当液相吸附剂体积降至10ml(5-10mL均适用)时停止浓缩；接着用丙酮进行萃取，丙酮萃取液用干燥剂(例如无水硫酸钠)吸收水分后加入内标物三氯甲烷(10微升)，然后用丙酮定容至50ml；最后采用气相色谱-质谱联用仪进行GC-MS检测，测定樟子松木材在140℃条件下冷凝装置内的水收集的VOC成分及各成分间的比例关系。

其中，GC-MS检测的色谱条件如下：

气相分析条件为：色谱柱：Rtx-5MS(0.25mm×30m×0.25μm)，进样口温度250℃，氦气流速1mL/min，分流比：10：1。采用程序升温进行分离：初温40℃，保持1min,以10℃/min的速率升到200℃，再以20℃/min的速率升到280℃，保持5min。

质谱分析条件为：电离方式EI，电子能量70eV，离子源温度200℃，接口温度250℃，扫描范围45～400。

5、GC-MS检测结果分析

VOC检测结果包括VOC物质名称及其对应的峰面积与峰面积百分比，峰面积百分比即为该物质占该装置内VOC总量的百分比，将同种类的VOC物质百分含量相加表征该类VOC物质的百分含量，根据内标物(三氯甲烷)的百分含量与VOC物质百分含量的比例关系与内标物的浓度计算VOC物质的浓度，之后乘以50mL即为该VOC物质的重量。

检测结果表明VOC物质种类主要为萜烯类、醛类、酮类、酸类以及芳香族化合物。VOC液相(正己烷、丙酮、苯、乙醇)吸附装置；VOC固相吸附装置、气体冷凝装置吸附的VOC测定结果如表1-6所示，本实施例VOC吸收装置收集的VOC检测结果如表7所示。

6、计算木材VOC释放量

根据樟子松试材含水率试片的初始重量和绝干重量计算每块樟子松热处理材的初始含水率，根据樟子松木热处理的初始重量与初始含水率计算热处理前樟子松木材的绝干重为153.49g，根据热处理前后樟子松试材绝干质量之差与热处理前樟子松试材绝干重的百分比表征樟子松木材在该热处理条件下的VOC释放量为0.42％。

用热处理前后绝干质量之差与初始绝干重的百分比来表征VOC的释放量，是由于VOC释放量与热处理木材的重量呈正相关，为了使得VOC释放量的表征更一般化，将试材热处理前后的绝干重之差再除以热处理前的绝干重，就使得VOC的释放量更具有一般意义，如本实施例的樟子松木材热处理条件下VOC释放量为0.42％，表示樟子松在本试验条件下每100g绝干木材释放VOC的量为0.42g，这样就不会因为每次放入木材重量的不同造成VOC释放量结果的不同。GC-MS的测定结果是为了表征该系统的吸收效率的，因为热处理前后樟子松木材的绝干质量之差是VOC释放重量的最准确结果，通过GC-MS检测出来的结果与之相比就能计算出该系统的吸收效率。

实施例3

除了步骤1)中选择5块樟子松木为热处理试件，木材平均初始重量为163.56g；步骤2)木材热处理过程中保温热处理时间定为2h；步骤4)热处理木材平均绝干重量为147.98g之外，其余与实施例1相同；GC-MS检测结果如表1至表7所示；VOC释放量为1.13％。

实施例4

除了步骤1)中樟子松木试件的平均初始重量为168.39g；步骤2)木材热处理过程中保温热处理温度为160℃；气体流速为900mL/min；步骤4)热处理木材平均绝干重量为152.06g之外，其余与实施例1相同；GC-MS检测结果如表1至表7所示；VOC释放量为1.32％。

实施例5

除了步骤1)中选择5块樟子松木为热处理试件，木材平均初始重量为167.87g；步骤2)木材热处理过程中热处理温度为160℃；保温热处理时间定为2h；气体流速为900mL/min之外，其余与实施例1相同；步骤4)热处理木材平均绝干重量为151.09g；GC-MS检测结果如表1至表7所示；VOC释放量为1.64％。

表1 正己烷吸附装置VOC检测结果(g)

表2 丙酮吸附装置VOC检测结果(g)

	萜烯类	芳香族	醛类	酮类	其他	合计
							实施例2	0.0821	0.0233	0.0070	0.0038	0.0018	0.1180
实施例3	0.2088	0.0684	0.0221	0.0141	0.0091	0.3225
							实施例4	0.2583	0.0766	0.0231	0.0150	0.0048	0.3785
实施例5	0.3058	0.0989	0.0372	0.0277	0.0095	0.4792

表3 苯吸附装置VOC检测结果(g)

	萜烯类	芳香族	醛类	酮类	其他	合计
							实施例2	0.0187	0.0053	0.0016	0.0009	0.0004	0.0269
实施例3	0.0628	0.0206	0.0066	0.0042	0.0027	0.0969
							实施例4	0.0685	0.0203	0.0061	0.0040	0.0013	0.1008
实施例5	0.1054	0.0341	0.0128	0.0096	0.0029	0.1652

表4 乙醇吸附装置VOC检测结果(g)

	萜烯类	芳香族	醛类	酮类	其他	合计
							实施例2	0.0052	0.0015	0.0004	0.0002	0.0001	0.0075
实施例3	0.0362	0.0119	0.0038	0.0024	0.0020	0.0559
							实施例4	0.0399	0.0118	0.0036	0.0023	0.0007	0.0584
实施例5	0.0735	0.0238	0.0089	0.0067	0.0023	0.1152

表5 Tenax吸附管VOC检测结果(g)

	萜烯类	芳香族	醛类	酮类	其他	合计
							实施例2	0.0023	0.0006	0.0002	0.0001	0.0001	0.0033
实施例3	0.0196	0.0064	0.0021	0.0013	0.0009	0.0302
							实施例4	0.0142	0.0042	0.0013	0.0008	0.0003	0.0208
实施例5	0.0310	0.0100	0.0038	0.0028	0.0010	0.0486

表6 冷凝装置VOC检测结果(g)

	萜烯类	芳香族	醛类	酮类	其他	合计
							实施例2	0.0249	0.0071	0.0021	0.0011	0.0004	0.0358
实施例3	0.0622	0.0204	0.0066	0.0042	0.0027	0.0961
							实施例4	0.0564	0.0167	0.0050	0.0033	0.0010	0.0825
实施例5	0.0634	0.0205	0.0077	0.0057	0.0020	0.0993

表7 VOC检测结果(g)汇总与吸附率

	萜烯类	芳香族	醛类	酮类	其他	总计	木材失重量	吸附率
									实施例2	0.4385	0.1243	0.0375	0.0201	0.0093	0.6297	0.6365	98.93％
实施例3	1.0749	0.3523	0.1135	0.0725	0.0472	1.6604	1.6906	98.21％
									实施例4	1.3399	0.3975	0.1198	0.0780	0.0261	1.9612	2.0304	96.59％
实施例5	1.5570	0.5036	0.1896	0.1413	0.0476	2.4390	2.5246	96.61％

试验结果表明：

1、本发明的木材VOC的收集系统与收集方法实现了高温状态下木材释放的VOC的收集与检测，并成功对释放的VOC进行了定性、定量检测，为热处理过程中木材VOC的检测与评价、减少与控制、收集与利用奠定了良好的设备基础。

2、本发明的VOC收集系统的冷凝降温装置、干燥装置避免了因热处理产生的烟气温度过高或水分含量大，造成VOC液相、固相吸附剂的吸附能力下降的弊端，提高了吸收效率；。

3、本发明的VOC液相、固相吸收装置采用多个串联的方式对木材VOC的高效吸附，避免了因吸附材料不足或气体流速过大引起的VOC泄漏或散失，提高了吸收效率，吸附率高达96％以上，VOC收集完全。

4、本发明设备简单，操作方便，可以任意选择木材的树种、热处理的温度、热处理的保温时间，满足各种木材在不同热处理条件下VOC释放情况的检测要求，适宜大规模推广应用。

5、本发明的VOC收集系统由木材高温热处理装置、吸附前处理装置、VOC吸收装置、气体循环装置和除氧装置组成，通过气体循环装置将高温热处理装置内的空气抽吸出来，经过冷凝降温、脱水干燥等处理后进入VOC吸收装置，将空气中所含的VOC捕集下来，剩余的气体通过除氧装置后在气体循环装置的带动下重新回到木材高温热处理装置，循环往复，VOC吸收完整。

Claims (10)

1.一种木材热处理过程中VOC收集系统，其特征是，包括通过连接管道顺序连接的热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置和除氧装置，其中：所述的VOC吸收装置由VOC液相吸收装置和VOC固相吸收装置串联组成，吸附热处理过程中木材释放的VOC。

2.如权利要求1所述的VOC收集系统，其特征是，所述VOC液相吸收装置为顶部设置有2根导管，内部装有液相吸收剂的密闭容器，其中一根导管的一端与所述气体干燥装置连接，另一端伸入到液相吸收剂内部；另一根导管的一端位于液相吸收剂液面的上部，其另一端与所述的VOC固相吸收装置连接。

3.如权利要求2所述的VOC收集系统，其特征是，所述液相吸收剂选择正己烷、丙酮、苯、乙醇中的一种或多种。

4.如权利要求2所述的VOC收集系统，其特征是，所述VOC液相吸收装置由内部分别装有正己烷、丙酮、苯、乙醇吸收剂的密闭容器依次串联组成。

5.如权利要求1-4任意所述的VOC收集系统，其特征是，所述VOC固相吸收装置选择VOC吸附管，其一端与所述的VOC液相吸收装置连接；另一端与所述的气体循环装置连接。

6.如权利要求5所述的VOC收集系统，其特征是，所述VOC吸附管选择活性炭吸附管或Tenax吸附管。

7.如权利要求1-4任意所述的VOC收集系统，其特征是，所述除氧装置为顶部设置有2根导管，内部装有除氧剂的密闭容器，其中一根导管的一端与所述气体循环装置连接，另一端伸入到除氧剂内部；另一根导管的一端位于除氧剂的上部，其另一端与所述的热处理装置连接。

8.如权利要求7所述的VOC收集系统，其特征是，所述除氧剂选择氯化亚铁、亚硫酸钠、碘化钾、硫化钠中的一种或多种。

9.一种木材热处理过程中VOC的收集方法，其特征是，包括：首先利用如权利要求1-8任一所述木材热处理过程中VOC的收集系统对木材热处理过程中释放的VOC进行吸附与采集；接着用气相色谱-质谱联用仪对吸收的VOC进行定性分析；最后根据热处理前后木材绝干质量之差对VOC进行定量，确定高温热处理过程中木材释放的VOC的类别和释放量。

10.一种利用如权利要求1-8任一所述木材热处理过程中VOC收集系统对木材热处理过程中释放的VOC的收集方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：

1)测试待热处理木材的含水率和初始重量(W₀)；

2)将待热处理木材码置于热处理装置内部，并封闭热处理装置，通过连接管道将热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置、除氧装置和热处理装置顺序连接；

3)对热处理装置内的木材进行加热升温，并开启气体循环装置，直至热处理木材的温度达到并保持为120-250℃，对木材进行热处理；热处理过程中木材释放VOC，产生的含有VOC的热烟气依次通过气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置、除氧装置，进行气体冷却、干燥、VOC吸附、除氧处理后在通过连接导管回流至热处理装置，循环往复；

4)木材热处理30-300min后，停止加热，直至热处理装置内木材温度降低至≤50℃时关闭气体循环装置，停止对VOC的吸附；

5)对热处理后的木材进行干燥处理，并干燥至绝干，同时称量绝干木材的重量，获得热处理后木材的绝干重量(W₁)；

6)将VOC吸收装置内的液体浓缩后采用气相色谱-质谱联用仪进行检测，确定VOC液相吸附装置的吸附剂吸附的VOC的成分及各成分间的比例；

7)将VOC固相吸附装置吸附的VOC脱吸附后，采用气相色谱-质谱联用仪进行检测，确定VOC固相吸附装置吸附的VOC的成分及各成分间的比例；

8)根据木材热处理前后的绝干重量之差与木材热处理前的绝干重量之比表征木材的VOC释放量。