CN108614001B - 测定半挥发性有机污染物释放量的微池热脱附装置及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种测定半挥发性有机污染物释放量的微池热脱附装置，微池热脱附装置主要由进气管、过滤筒、气泵、流量计A、安装板、热脱附池、吸附管和流量计B等部件组成。在设定的温度和进气流量下，样品材料中的半挥发性有机污染物热脱附释放；进气将热脱附释放的半挥发性有机污染物带出，流经吸附管后被装填在吸附管中的吸附剂捕集。本发明结构简单、操作方便，适用于皮革、木材、塑料、橡胶以及板材等建筑材料中半挥发性有机物的热脱附释放测量。

Description

测定半挥发性有机污染物释放量的微池热脱附装置及应用
技术领域
本发明属于材料分析领域，主要涉及诸如皮革、木材、塑料、橡胶以及板材等建筑材料中半挥发性有机物的热脱附释放测量。
背景技术
为了提高材料的使用性能或使材料更易于加工，皮革、木材、塑料、橡胶、以及板材等建筑材料中通常要加入增塑剂、阻燃剂、防腐剂、柔顺剂和抗静电剂等，这些添加剂中很多为半挥发性有机污染物。在生产和使用过程中这半挥发性有机污染物会持续释放，成为环境中半挥发性有机污染物的主要来源。有机材料的加工通常需要加热处理，同时材料在使用过程中也会遇到极端高温天气、突发火灾等受热情况。另外，一些塑料和橡胶等通常会二次受热加工后再利用。这些受热过程会使材料中的半挥发性有机污染物大量释放，需对其受热释放量进行测量评估。目前，市场已有可用于材料中半挥发有机污染物释放测定的微池热萃取仪，由英国Markes国际公司研发。该微池热萃取仪的萃取池内部体积较小，且仅有单一进样口，进气不均。我们研发的半挥发性有机污染物释放量测定的微池热脱附装置克服了此缺点。
本发明装置，在设定的温度和进气流量下，材料中的半挥发性有机污染物热脱附释放；进气将热脱附释放的半挥发性有机污染物带出，流经吸附管后被装填在吸附管中的吸附剂捕集。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种测定半挥发性有机污染物释放量的微池热脱附装置。
一种测定半挥发性有机污染物释放量的微池热脱附装置，包括进气管、过滤筒、气泵、流量计A、安装板、热脱附池、吸附管和流量计B；
所述的进气管与过滤筒进气口相连、过滤筒出气口与气泵的进气口连接、内部形成封闭的空间；气泵的出气口上通过管路连接有1个或2个以上的支路、每个支路上均分别设有流量计A；每个支路上流量计A的出口与热脱附池内部空间相连通；热脱附池(6)顶部设有出气口，热脱附池出气口与吸附管底部进气口相连通；吸附管顶部出气口与流量计B相连通；从流量计B出气口排出的气体排到大气中。
过滤筒为设有进气口和出气口的圆柱腔体、内部设有阻挡过滤材料的带通孔隔板，腔体内装有过滤材料，沿气体流动方向过滤材料可以为一层或二层以上，材质为活性炭、聚氨酯泡沫(PUF)和高吸附性树脂等中的一种或二种以上。
热脱附池为顶端封闭、下端开口的圆柱形的罐体，罐体下端面设有法兰面；罐体底面上表面设有与罐体开口端相对应的环形沟槽，沟槽内设有密封圈，罐体底面通过螺母与罐体上的法兰面压紧配合；罐体底面上放有托盘、托盘内放置有被分析的有机物样品。
热脱附池的罐体圆周上套设有环形加热管、罐体底面上设有温度传感器、罐体周围设有隔热材料，热脱附池内的温度可精确控制在30-300℃。
热脱附池，在距离底部一定高度的圆柱形的罐体上设有环形气道，环形气道内壁上设有1～12个圆周上均匀分布的、与罐体内部相连通的小孔，环形气道外壁设有1～5个进气接口；进气接口通过钢管连接汇集至一个主进气管、主进气管与流量计A的出口相连通；在设定的温度和进气流量下，材料中的半挥发性有机污染物热脱附释放。
吸附管为中空的玻璃筒体，内部填充有聚氨酯泡沫(PUF)。
流量计A、热脱附池、吸附管和流量计B组成一套捕集单元，一个装置中可以有一套或2套以上并列的捕集单元，可分别设定温度和进气流量捕集样品。
热脱附池固定在安装板上。
作为有机物样品热分解产物取样装置，连接好各个部件后，热脱附池底板内的托盘里盛放被分析样品，检查各个部件之间的密封性；控制加热系统使得热脱附池内部温度恒定到设定的温度值，使得被分析样品在加热条件下分解；开启气泵，从进气管吸入空气，依次通过过滤筒、气泵、流量计A、热脱附池、吸附管和流量计B；调节流量计A和流量计B的流速、净化过的空气将释放的气体和分解产物带出、流经吸附管被分析目标物被装填在吸附管中的吸附剂捕集；一段时间后将吸附管内吸附材料取出进行分析。
本发明属于有机物材料分析领域，主要涉及皮革、木材、塑料、橡胶以及板材等建筑材料中半挥发性有机物的热脱附释放测量。
本发明的有益效果是：本发明提出的有机物样品热分解产物取样装置，具有双流量计控制分解池内气体流速，采集过程稳定可靠；可同时实现多个热脱附池同时工作、每个热脱附池保持设定的温度值、模拟不同温度条件分解产物等功能。本发明结构简单、操作方便，适用于皮革、木材、塑料、橡胶、以及板材等建筑材料中半挥发性有机物的热脱附释放测量。
附图说明
图1为本发明的有机物样品热分解产物取样装置的连接示意图。其中，1为进气管；2为过滤筒；3为气泵、4为流量计A、5为安装板、6为热脱附池，7为吸附管，8为流量计B。
图2为本发明的有机物样品热分解产物取样装置的分解池示意图。其中，6a为顶端封闭的圆柱形的罐体；6b为罐体底面；6c为托盘；6d为温度传感器；6e为环形的加热管；6f为环形气道；6g为附着棒；6h为隔热材料；5为安装板。
具体实施方式
本发明提出的一种有机物样品热分解产物取样装置，主要组成部分包括进气管1、过滤筒2、气泵3、流量计A4、安装板5、热脱附池6、吸附管7和流量计B8等；所述的进气管1、过滤筒2、气泵3的进气口依次连接、内部形成封闭的空间；气泵3的出气口上通过管路连接有若干个支路、支路上分别设有流量计A4；每个支路上流量计A4的出口与热脱附池6内部空间相连通；热脱附池6顶部设有出气口、与吸附管7底部进气口相连通；吸附管7顶部出气口与流量计B8相连通；从流量计B8出气口排出的气体排到大气中。
过滤筒2结构为设有进气口和出气口的圆柱腔体、内部设有隔板装有过滤材料，过滤材料可以为一层或多层，材质为活性炭、聚氨酯泡沫(PUF)和高吸附性树脂等。
热脱附池6为不锈钢、钛等金属加工制成的顶端封闭的圆柱形的罐体6a，罐体6a下端面设有法兰面；罐体底面6b设有沟槽和密封圈、通过螺母与罐体6a上的法兰面压紧配合；罐体底面6b上放有托盘6c、托盘6c内放置有被分析的有机物样品。罐体6a圆周上套设有环形加热管6e、罐体底面上设有温度传感器6d、罐体周围设有隔热材料6h，热脱附池6内的温度可精确控制在30-300℃。在距离底部一定高度的圆柱形的罐体6a上设有环形气道6f、环形气道6f内壁上设有1～12个圆周上均匀分布的小孔、环形气道6f外壁设有1～5个进气接口；进气接口通过钢管连接汇集至一个主进气管、主进气管与流量计A4的出口相连通；在设定的温度和进气流量下，材料中的半挥发性有机污染物热脱附释放。
吸附管7结构为中空的玻璃筒体，内部填充有聚氨酯泡沫(PUF)。
连接好微池热脱附装置各个部件后，热脱附池6底板内的托盘里盛放被分析样品，检查各个部件之间的密封性；控制加热系统使得热脱附池6内部温度恒定到设定的温度值，使得被分析样品在加热条件下分解；开启气泵3，从进气管1吸入空气，依次通过过滤筒2、气泵3、流量计A4、热脱附池6、吸附管7和流量计B8；调节流量计A4和流量计B8的流速、净化过的空气将释放的气体和分解产物带出、流经吸附管被分析目标物被吸附管7内部充填的吸附材料富集或捕捉；一段时间后将吸附管内吸附材料取出进行分析。

Claims (8)

1.一种测定半挥发性有机污染物释放量的微池热脱附装置，其特征在于，包括进气管（1）、过滤筒（2）、气泵（3）、流量计A（4）、安装板（5）、热脱附池（6）、吸附管（7）和流量计B（8）；
所述的进气管（1）与过滤筒（2）进气口相连、过滤筒（2）出气口与气泵（3）的进气口连接、内部形成封闭的空间；气泵（3）的出气口上通过管路连接有1个或2个以上的支路、每个支路上均分别设有流量计A（4）；每个支路上流量计A（4）的出口与热脱附池（6）内部空间相连通；热脱附池（6）顶部设有出气口，热脱附池（6）出气口与吸附管（7）底部进气口相连通；吸附管（7）顶部出气口与流量计B（8）相连通；从流量计B（8）出气口排出的气体排到大气中；
所述热脱附池（6），在距离底部一定高度的圆柱形的罐体（6a）上设有环形气道（6f），环形气道（6f）内壁上设有1~12个圆周上均匀分布的、与罐体（6a）内部相连通的小孔，环形气道（6f）外壁设有1~5个进气接口；进气接口通过钢管连接汇集至一个主进气管、主进气管与流量计A（4）的出口相连通；在设定的温度和进气流量下，材料中的半挥发性有机污染物热脱附释放。
2.如权利要求1所述的微池热脱附装置，其特征在于，过滤筒（2）为设有进气口和出气口的圆柱腔体、内部设有阻挡过滤材料的带通孔隔板，腔体内装有过滤材料，沿气体流动方向过滤材料可以为一层或二层以上，材质为活性炭、聚氨酯泡沫（PUF）和高吸附性树脂中的一种或二种以上。
3.如权利要求1所述的微池热脱附装置，其特征在于，热脱附池（6）为顶端封闭、下端开口的圆柱形的罐体（6a），罐体（6a）下端面设有法兰面；罐体底面（6b）上表面设有与罐体（6a）开口端相对应的环形沟槽，沟槽内设有密封圈，罐体底面（6b）通过螺母与罐体（6a）上的法兰面压紧配合；罐体底面（6b）上放有托盘（6c）、托盘（6c）内放置有被分析的有机物样品。
4.如权利要求2或3所述的微池热脱附装置，其特征在于，热脱附池（6）的罐体（6a）圆周上套设有环形加热管（6e）、罐体底面上设有温度传感器（6d）、罐体周围设有隔热材料（6h），热脱附池（6）内的温度可精确控制在30-300 ℃。
5.如权利要求1所述的微池热脱附装置，其特征在于，吸附管（7）为中空的玻璃筒体，内部填充有聚氨酯泡沫（PUF）。
6.如权利要求1所述的微池热脱附装置，其特征在于，流量计A（4）、热脱附池（6）、吸附管（7）和流量计B组成一套捕集单元，一个装置中可以有一套或2套以上并列的捕集单元，可分别设定温度和进气流量捕集样品。
7.如权利要求4所述的微池热脱附装置，其特征在于，热脱附池（6）固定在安装板（5）上。
8.如权利要求1所述的微池热脱附装置的应用，其特征在于，作为有机物样品热分解产物取样装置，连接好各个部件后，热脱附池（6）底面的托盘（6c）里盛放被分析样品，检查各个部件之间的密封性；控制加热系统使得热脱附池（6）内部温度恒定到设定的温度值，使得被分析样品在加热条件下分解；开启气泵（3），从进气管（1）吸入空气，依次通过过滤筒（2）、气泵（3）、流量计A（4）、热脱附池（6）、吸附管（7）和流量计B（8）；调节流量计A（4）和流量计B（8）的流速、净化过的空气将释放的气体和分解产物带出、流经吸附管被分析目标物被装填在吸附管（7）中的吸附剂捕集；一段时间后将吸附管（7）内吸附材料取出进行分析。
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