CN109000998B - 一种材料高温分解有毒烟气收集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种材料高温分解有毒烟气收集装置及方法，包括管式裂解炉、样品舟，还包括依次连接的双口球头入口接头、石英燃烧筒、双口球头出口接头、防倒吸缓冲瓶、气体吸收瓶、干燥管、粉尘过滤器、针阀、流量计、储气囊；石英燃烧筒位于管式裂解炉中。样品放入样品舟中后经样品推送磁块被送至高温石英燃烧筒中燃烧，产生的有毒烟气经吸收液吸收一部分后，其余再经干燥和滤尘，收集于储气囊中。采用本发明，可在不中断载气气流的情况下，迅速准确送入样品；可避免燃烧瞬间气路冲开导致试验失败；本发明装置结构简单、通用性强、分析耗时短、成本低、操作方便，便利于更好的对有毒气体进行准确的定性定量分析。

Description

一种材料高温分解有毒烟气收集装置及方法

技术领域

本发明涉及气体收集技术领域，特别是材料高温分解有毒烟气收集技术。

背景技术

随着人们对舒适性、美观性要求的日益提高，建筑领域、交通领域大量采用各种易燃装饰装修材料。然而发生火灾时，这些易燃材料燃烧产生的大量有毒烟气，早于火灾大幅蔓延前，就会使火宅现场中受困人员在吸入这些有毒烟气后昏迷窒息甚至无法逃生而葬身火海。因此，对于在材料燃烧分解过程中产生的有毒烟气进行测试和评估尤为重要，有毒烟气主要包括：二氧化碳、一氧化碳、氰化氢、氟化氢、氯化氢、溴化氢、氮氧化合物、二氧化硫等。

国内外用于材料高温分解有毒烟气（主要是燃烧产生的烟气）毒性危险评价方法，目前主要有小鼠染毒法、烟密度箱燃烧-傅里叶红外气体分析法和材料高温分解-湿化学/气体分析法。小鼠染毒法通过加热试件产生烟雾，使小鼠吸入烟雾，观察小鼠不同染毒期后的体重变化和行为状况及死亡数，来评价材料高温分解有毒烟气毒性等级。由于不同试验小鼠之间体质和反应灵敏性存在差异，试验具有非常高的不确定性和偶然性；其次，试验耗时长，恐影响开发周期，进而影响市场竞争力；再次，检测结果仅给出小鼠变化及材料烟毒性等级，无法给出有害气体组分类别及含量，不利于生产单位从检测报告中采取针对性改进。烟密度箱-傅里叶红外变换法分析气体，通过烟密度箱燃烧材料后产生烟雾，直接进入傅里叶红外分析仪定量分析气体组成及含量，该方法快速，便捷，可一次获得多种气体成分的时间-浓度曲线。但烟密度箱和FTIR分析仪器价格昂贵，且同时分析多种未知成分，需要制备大量的标准气体谱图，并具备极高的谱图辨识、特征峰抗干扰和极强的谱图综合解析能力，通常情况下建议根据材料配方情况可能产物结合分析。即使如此，由于燃烧产物的复杂性，在专业水平很高的情况下仍可能误判。材料高温分解-湿化学/气体分析仪分析法，通过材料放在规定高温环境下的燃烧筒内燃烧释放烟雾，以恒定载气带动分解气体，通过一定流程收集并进而用通用湿化学或气体分析仪分析的方法。该方法的创新在于缩短试验时间，并可利用通用化学分析法定性定量材料燃烧的烟气成分，便于指导进行配方改进。目前对于该方法在法国标准NFX70-100-2-2006已给出简单示意图，但仅参阅标准无法操作，试验过程极易失败，出现管路被气流冲开，气体吸收不完全，吸收液可能倒吸入燃烧筒造成燃烧筒炸裂等情况。

现有技术中，申请号为CN201120143910.7的实用新型公开了一种用于建筑材料燃烧烟雾测试的多层协调采样装置,包括烟雾输入模块、染毒试验箱模块、烟雾输出模块、温湿度和气压控制模块、运动状况通信模块、温湿度和气压测量模块以及电源模块,所述染毒试验箱模块分别与烟雾输入模块、运动状况通信模块、温湿度和气压测量模块及烟雾输出模块相连接;所述温湿度和气压控制模块与烟雾输入模块相连;所述电源模块分别与所述运动状况通信模块及温湿度和气压测量模块相连。申请号为CN201710252022.0的发明专利申请公开了一种锥形量热仪用的烟气预处理、收集及在线分析装置，包括上位机、PLC及由环形取样器、除水精密过滤器、制冷管路、取样泵、两位三通手动阀、干燥剂和气体分析仪串联连接而成的烟气试验管路，还包括由烟气储存罐、温湿度氧气变送器、SO2/HCL变送器、NO/NOX变送器、CO/CO2变送器、两位三通手动阀和抽气泵串联连接而成的烟气收集与分析管路，以及用于对环形取样器、制冷管路、烟气试验管路和烟气收集与分析管路清理的气体吹扫管路，烟气储存罐进口与制冷管路出口和取样泵进口相通，气体分析仪和抽气泵的出口有烟气处理装置。以上现有技术均有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的是，提供一种材料高温分解有毒烟气收集装置及方法，能更好地吸收和收集材料因高温分解的有毒烟气，有利于在现有通用化学分析的基础上对有毒气体更好的进行准确的定性定量分析。

本发明的技术方案是：一种材料高温分解有毒烟气收集装置，包括双口球头入口接头、管式裂解炉、石英燃烧筒、双口球头出口接头、防倒吸缓冲瓶、气体吸收瓶、干燥管、粉尘过滤器、储气囊、连接双口球头入口接头的载气提供装置和能被送入石英燃烧筒中的样品舟；石英燃烧筒位于管式裂解炉中；双口球头入口接头和双口球头出口接头分别与石英燃烧筒入口端和出口端密封连接；防倒吸缓冲瓶连接双口球头出口接头，气体吸收瓶连接防倒吸缓冲瓶，干燥管连接气体吸收瓶，粉尘过滤器连接干燥管，储气囊连接粉尘过滤器。

所述的材料高温分解有毒烟气收集装置还包括样品推送磁块、连杆、托架、样品入口外延管；双口球头入口接头包括二个入口，样品舟置于托架上，托架位于双口球头入口接头内，连杆经过双口球头入口接头的一个入口，连杆的一端连接托架、另一端与样品推送磁块相连；样品入口外延管的一端套在双口球头入口接头的一个入口上且样品入口外延管能被取下，样品入口外延管的另一端为密闭端；样品推送磁块设置在样品入口外延管上且能沿样品入口外延管移动，移动样品推送磁块时，能通过连杆将托架和样品舟送入石英燃烧筒中；双口球头入口接头的另一个入口连接载气提供装置。

也可以采用如下方式：双口球头入口接头包括二个入口，材料高温分解有毒烟气收集装置还包括连杆、托架和能堵住双口球头入口接头一个入口的塞子一；实验时，样品舟置于托架上，连杆的一端连接托架，通过操作连杆能将托架和样品舟送入石英燃烧筒中；双口球头入口接头的另一个入口连接载气提供装置。

载气提供装置为压缩气瓶或者空气发生器装置；压缩气瓶包括瓶体、减压阀和压缩在瓶体中的洁净空气，瓶体内最低气压大于或等于0.25MPa；空气发生器装置包括空气发生器和空气净化装置。

所述的材料高温分解有毒烟气收集装置还包括气体分析仪，所述气体分析仪连接粉尘过滤器或储气囊。

所述的材料高温分解有毒烟气收集装置还包括塞子二；双口球头出口接头包括二个出口，双口球头出口接头的一个出口连接防倒吸缓冲瓶，另一个出口能用塞子二堵住；双口球头入口接头和双口球头出口接头分别通过连接卡套与石英燃烧筒入口端和出口端密封固定连接，或者，双口球头入口接头、双口球头出口接头与石英燃烧筒为一体成型的一体式结构。

防倒吸缓冲瓶包括瓶体一、密封连接在瓶体一瓶口处的瓶盖一、一端插入在瓶体一内离底部5cm上方的进气管一、一端插入在瓶体一内顶部附近的出气管一；气体吸收瓶包括瓶体二、盛放在瓶体二内的吸收液、密封连接在瓶体二瓶口处的瓶盖二、一端插入在瓶体二内吸收液液液面下方的进气管二、一端插入在瓶体二内吸收液液面上方的出气管二；气体吸收瓶共有二个以上，二个以上气体吸收瓶依次串联连接，前一个气体吸收瓶的出气管二的另一端连接后一个气体吸收瓶的进气管二的另一端；防倒吸缓冲瓶的出气管一的另一端连接最前一个气体吸收瓶的进气管二的另一端，最后一个气体吸收瓶的出气管二的另一端连接干燥管；吸收液采用弱碱性水溶液；干燥管中填充有干燥剂，干燥剂为无水氯化钙；粉尘过滤器采用二级以上过滤方式。

所述的材料高温分解有毒烟气收集装置在粉尘过滤器与储气囊之间设置有针阀、流量计，针阀连接粉尘过滤器，流量计连接针阀，储气囊连接流量计；所述气体分析仪连接流量计或储气囊。

一种材料高温分解有毒烟气收集方法，包括如下步骤：

S1：在石英燃烧筒出口端，靠近双口球头出口接头位置，预先填充好玻璃纤维，以过滤部分粉尘；

S2：将石英燃烧筒置于管式裂解炉中；

S3：采用连接卡套将双口球头入口接头和双口球头出口接头与石英燃烧筒密封固定连接；

S4:将样品置于样品舟中，样品舟置于不锈钢托架上，不锈钢托架通过连杆与样品推送磁块相连；将样品送入双口球头入口接头的其中一个入口内后，套上样品入口外延管；

S5：采用聚四氟乙烯管连接好所有气路，通入载气，并检查确保所有环节不漏气，且气流稳定；

S6：管式裂解炉开始加热，等待管式裂解炉升温至指定温度；

S7：采用以下二种方式中的任一种推送样品：第一种：推动样品推送磁块将样品推入石英燃烧筒正中位置，样品开始燃烧高温分解；第二种：取下样品入口外延管，直接从双口球头入口接头的一个入口将样品推送到石英燃烧筒正中位置，随即用塞子一堵住该入口，样品开始燃烧高温分解；

S8：样品燃烧后产生的高温分解有毒烟气随载气从双口球头出口接头流入防倒吸缓冲瓶；

S9：然后，有毒烟气随载气流入气体吸收瓶，有毒烟气中的可吸收部分气体被吸收液吸收；

S10：有毒烟气中的不可吸收气体继续流经干燥管、粉尘过滤器，过滤干燥，再经针阀和流量计校准流速后，收集于储气囊，以便采用气体分析仪分析，或者直接接入气体分析仪进行气体分析。

步骤S4中，双口球头入口接头的一个入口上密封套上样品入口外延管；确保在样品被推送至石英燃烧筒前给连杆预留空间，推送样品时，无需再打开样品入口外延管，在不中断载气气流前提下，直接推送样品；

步骤S5中，通过载气提供装置将载气从双口球头入口接头的另一个入口接入流路时，采用以下两种方式中的任一种：第一种：采用压缩气瓶提供洁净空气作为载气，瓶体内最低气压大于或等于0.25MPa，通过减压阀调节，保持预定压力；第二种：用空气发生器产生气体经净化后从双口球头入口接头的另一个入口接入流路；

步骤S7中，待温度达到预定温度、气流稳定后，移动样品推送磁块将样品舟送入石英燃烧筒；连杆长度固定，推入深度限位，确保样品舟推入位置正好在石英燃烧筒正中间；

双口球头出口接头与双口球头入口接头相同，双口球头出口接头的一个出口连接防倒吸缓冲瓶，另一个出口用塞子二堵住；

气体吸收瓶中的吸收液为700ml 1mol/L NaOH 吸收液或者由490ml 0.1mol/LNaOH和10mlH₂O₂组成的吸收液。

采用本发明，能在不中断载气气流的情况下，迅速准确送入样品，待温度升至试验温度后，将样品迅速稳定推送至高温石英燃烧筒中心位置；双口球头出口接头的塞子二密封口可缓冲样品燃烧瞬间的过大气压、避免燃烧瞬间连接气路端被冲开而导致试验失败；防倒吸缓冲瓶可避免吸收液的倒吸回流。本发明采用二级气体吸收瓶吸收气体，可避免吸收液过饱和而难自知；本发明在气体样品经吸收液吸收后，再经气体干燥和滤尘，由储气囊收集干燥清洁气体样品。本发明中的材料高温分解有毒烟气收集装置结构简单、通用性强、分析耗时短、成本低、操作方便，更便利于在采用现有通用化学分析手段、设施（如：离子色谱仪、电位滴定仪、非分光红外气体分析仪）的基础上，更好的对有毒气体进行准确的定性定量分析。

附图说明

图1是本发明中的采用样品推送磁块的材料高温分解有毒烟气收集装置示意图；

图2是推动样品推送磁块将样品舟送入石英燃烧筒正中后的示意图；

图中：1、样品推送磁块；2、样品入口外延管；3、样品舟；4、双口球头入口接头；5、管式裂解炉；6、石英燃烧筒；7、双口球头出口接头； 8、连接卡套；9、防倒吸缓冲瓶；10、气体吸收瓶；11、干燥管；12、粉尘过滤器；13、针阀；14、流量计；15、储气囊；16、气体分析仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

请参考图1，一种材料高温分解有毒烟气收集装置，包括样品推送磁块1、样品入口外延管2、样品舟3、双口球头入口接头4、管式裂解炉5、石英燃烧筒6、双口球头出口接头7、连接卡套8、防倒吸缓冲瓶9、气体吸收瓶10、干燥管11、粉尘过滤器12、针阀13、流量计14、储气囊15、气体分析仪16、连杆、托架（优选采用不锈钢托架）、载气提供装置（图中未示出）和塞子二。石英燃烧筒位于管式裂解炉中，样品舟位于不锈钢托架上，不锈钢托架通过连杆与样品推送磁块相连。双口球头入口接头和双口球头出口接头分别通过连接卡套与石英燃烧筒入口端和出口端密封固定连接。双口球头入口接头包括二个入口，样品入口外延管的一端能密封连接在双口球头入口接头的任何一个入口上、另一端为密闭端。样品推送磁块设置在样品入口外延管上且能沿样品入口外延管移动，移动样品推送磁块时，通过连杆带动不锈钢托架和样品舟一起移动。双口球头出口接头包括二个出口，双口球头出口接头的一个出口通过气管连接防倒吸缓冲瓶，防倒吸缓冲瓶通过气管连接气体吸收瓶，气体吸收瓶通过气管连接干燥管，干燥管通过气管连接粉尘过滤器，粉尘过滤器通过气管连接针阀，针阀通过气管连接流量计，流量计通过气管连接储气囊，气体分析仪通过气管连接储气囊，气体分析仪也可通过气管直接连入气路。防倒吸缓冲瓶包括瓶体一、密封连接在瓶体一瓶口处的瓶盖、进气管一的一端（末端）插入在瓶体一内离底部5cm上方，以免极个别情况下倒吸，出气管一的一端（首端）插入在瓶体一内顶部附近。气体吸收瓶包括瓶体二和盛放在瓶体二内的吸收液，气体吸收瓶可以是常规吸收瓶，即进气管二通于液面下，出气管二通于液面上，也可以是市售多孔玻板吸收瓶等，气体吸收瓶共有二个以上，二个以上气体吸收瓶依次串联连接；防倒吸缓冲瓶的出气管一连接最前一个气体吸收瓶的进气管二。

也可以采用如下方式推送样品：材料高温分解有毒烟气收集装置还包括连杆、托架和能堵住双口球头入口接头一个入口的塞子一；实验时，样品舟置于托架上，连杆的一端连接托架，通过操作连杆迅速将托架和样品舟送入石英燃烧筒正中位置，直接用塞子一迅速堵住该入口。

材料高温分解有毒烟气收集方法，可采用上述材料高温分解有毒烟气收集装置进行收集，包括如下具体步骤：

S1：准备好上述零部件，在石英燃烧筒出口端，靠近双口球头出口接头位置，预先填充好玻璃纤维，以过滤部分粉尘；

S2：将石英燃烧筒置于管式裂解炉中；

S3：采用连接卡套将双口球头入口接头和双口球头出口接头与石英燃烧筒密封固定连接；

S4: 将样品置于样品舟中，样品舟置于不锈钢托架上，不锈钢托架通过连杆与样品推送磁块相连，当样品送入双口球头入口接头的其中一个入口内后，套上样品入口外延管，使样品入口外延管与该入口密封连接；

S5：采用聚四氟乙烯管连接好所有气路，将载气从双口球头入口接头的另一个入口接入流路，（参考图1中箭头所示方向和位置），并检查气路不漏气，且气流稳定。

S6：管式裂解炉开始加热，等待管式裂解炉升温至指定温度；

S7：推动样品推送磁块将样品迅速推入石英燃烧筒正中位置，如图2所示；样品开始燃烧高温分解；

S8：样品燃烧后产生的有毒烟气随载气从双口球头出口接头流入防倒吸缓冲瓶；

S9：然后，有毒烟气随载气流入气体吸收瓶；有毒烟气中的部分待检测气体被吸收液吸收；

S10：有毒烟气中的不可吸收气体继续流经干燥管、粉尘过滤器，过滤干燥，经针阀和流量计校准流速后，收集于储气囊，以便采用气体分析仪分析，或者直接接入气体分析仪进行气体分析。

步骤S4中，送入样品后，双口球头入口接头的一个入口上套上样品入口外延管，保证密封，在样品被推送至石英燃烧筒前给连杆预留空间，推送样品时，无需再打开外延管，在不中断载气气流前提下，直接推送样品。

步骤S5中，接入的载气优选为压缩气瓶洁净空气，瓶体内最低气压大于或等于0.25MPa，实验开始时，通过减压阀调节气体流出的压力至0.1Mpa，并确保流速基本稳定。

步骤S6可替代为：用空气发生器产生气体经净化后从双口球头入口接头的另一个入口接入流路。

步骤S7中，待气流稳定、温度达到试验温度后，通过移动样品推送磁块带动样品舟进入石英燃烧筒；连杆长度固定，推入深度限位，确保样品舟推入位置正好在石英燃烧筒正中间。

样品推送至石英燃烧筒中时，亦可取下样品入口外延管，而采用在从双口球头入口接头的一个入口迅速推入样品后，直接用塞子一堵住该入口，但这个过程要求迅速，确保燃烧产生的气体不会从该入口有泄露。

双口球头出口接头采用与入口接头一样的形式，其中一个出口为载气出口，另一个出口用塞子二堵住；堵住另一个出口能让样品在燃烧瞬间产生的大气流在球头内有回旋，降低了气流冲开载气出口的几率；且与入口接头一致的设计，两头可互换，批量生产，降低加工成本。

双口球头入口接头、双口球头出口接头亦可与石英燃烧筒加工成一个一体成型的整体器件，这将更好的避免气体泄漏，但增加了石英器件的加工难度，也增大了清洁难度。

防倒吸气瓶为空瓶，确保了气体吸收瓶中吸收液不会被倒吸入石英燃烧筒中，引起石英燃烧筒炸裂。

盛有吸收液的气体吸收瓶优选采用两瓶或更多瓶，根据待吸收气体成分配置吸收液，必要时配置显色剂、催化剂；对于通常测试HF、HBr、HCl、SO2、HCN气体建议采用弱碱性水溶液；采用至少2瓶以辅助确认溶液饱和度，若第2瓶溶液中溶度明显低于第1瓶溶液中浓度，可以推测第2瓶吸收液未过饱和；若多次测试验证试验吸收液浓度条件合适，后续分析浓度时可多瓶溶液混合均匀后单次测试浓度，减少实验次数。

干燥管中的样品干燥剂优选对检测气体都不存在吸附或干扰的无水氯化钙，也可以采用其他对测试气体不干扰的干燥剂。

流入气体分析仪前的粉尘过滤器建议采用二级或更多级过滤，以保护气体分析仪。

针阀和流量计用于精确控制气体流速，确保定量收集气体体积。

储气囊及所有连接管线优选采用聚四氟材质，以确保样品不被污染，且每次试验后，储气囊必须完全清洁，可采用溶剂及多次充洁净氮气涮洗后再用；连接管线若不便于清洁，建议一次一用。

气体吸收瓶中的吸收液采用弱碱性水溶液或者根据待吸收气体类型优选合适溶液，如：700ml 1mol/L NaOH 吸收液；由490ml 0.1mol/L NaOH和10mlH₂O₂组成的吸收液。

本发明是经过实验经验所得。在现有技术的基础上做了大量改进。现作如下几点主要说明：1)首先实验样品是要求在600℃温度下瞬间燃烧，不能在实验准备的时候就放入石英燃烧筒内，再随管式裂解炉升温，另一方面样品需要稳定通入2L/min的气流，原则上试验过程中气流是不允许打断的，这就需要找到一个好的方式在封闭气路中送入燃烧筒的方式，用磁块带动推入最为合适；2）试验过程如果石英燃烧筒出口只有直筒端口，直接连入气路，样品推入石英燃烧筒，600℃下瞬间燃烧，会造成管内压力骤然增大，管路被气流瞬间冲开，套用入口端（双口球头入口接头）作为出口端，用塞子封闭了多的那个出口，出口端不再被冲开，气流在那个塞子封闭口得到了气流的回旋；3）如果没有防倒吸缓冲瓶，吸收液可能倒吸入燃烧筒造成燃烧筒炸裂等情况。4）关于气瓶压力问题：实验需要持续30min，若是一开始就只有0.1Mpa的气压，就维持不了30min的 2L/min稳定气流，通过计算可知，试验开始需要的瓶体内最低压力为0.25MPa。

本发明最大的技术亮点包括有：采用样品推送磁块能在不中断载气气流的情况下，待温度升至试验温度后，将样品迅速稳定推送至高温石英燃烧筒中心位置；双口球头出口塞子二密封口可缓冲样品燃烧瞬间的过大气压、避免连接气路端被冲开；防倒吸缓冲瓶可避免吸收液的倒吸回流。

以下是二个实验例：

实验例一：

实验前准备：取1g橡胶样品，剪碎至1mm³粒子以下，样品置于样品舟内，套上样品入口外延管，用连接卡套固定，所有流路以聚四氟乙烯管连接好；常规气体吸收瓶2个串联，二个气体吸收瓶中均加入700ml 1mol/L NaOH 吸收液；干燥管中填满无水氯化钙；将管式裂解炉升温至600℃；采用压缩气瓶接入气体流路提供载气，压力先调至0.1MPa。

试验过程：放有样品的样品舟通过样品推送磁块推入石英燃烧筒中心位置；高温分解有毒烟气随载气经过防倒吸缓冲瓶、气体吸收瓶，气体吸收瓶中的吸收液吸收 HCN、SO2、HCl、HF、HBr等气体；未被吸收的气体继续流经无水氯化钙干燥管、粉尘过滤器、针阀和转子式流量计，气体流量经针阀和转子式流量计校准至2L/min， CO、CO2气体浓度直接采用傅里叶红外分析仪，实时记录燃烧开始20min后的气体浓度，并积分换算成气体总量。吸收液用离子色谱仪分析SO2- 4、Cl^-、F^-、Br^-、CN^-、NO22- 3离子浓度，折算成SO2、HCl、HF、HBr、HCN、NO₂气体浓度。

实验例二：

实验前准备：取1g橡胶样品，剪碎至1mm³粒子以下，样品置于样品舟内；所有流路以聚四氟乙烯管连接好；多孔玻板气体吸收瓶2个串联，每瓶均加入由490ml 0.1mol/LNaOH和10mlH₂O₂组成的吸收液；干燥管中填满硅胶干燥剂；将管式裂解炉升温至600℃。

试验过程：空气发生器经净化从双口球头入口接头的另一个入口接入样品流路；放有样品的样品舟直接用不锈钢托架从双口球头入口接头的一个入口迅速推入石英燃烧筒中后，立即用塞子一堵住该入口；高温分解有毒烟气随载气经过防倒吸缓冲瓶、气体吸收瓶，气体吸收瓶中的吸收液吸收 HCN、SO₂、HCl、HF、HBr等气体；未被吸收的气体继续流经硅胶干燥剂干燥管、粉尘过滤器、针阀和流量计，气体流量经针阀和流量计校准后，汇入储气囊20min，共计40L气体。CO、CO₂、NOx气体浓度再通过气泵以稳定流速经多功能红外烟气分析仪（该设备具备CO、CO₂NDIR测量模块，NOx转化炉及化学发光法模块）进行气体浓度分析。吸收液用离子色谱仪分析离子浓度SO2- 4离子浓度，折算成SO₂气体浓度；吸收液另取一份，用紫外分光光度计法分析F^-、CN^-离子浓度，折算成HF、HCN气体浓度；吸收液再取一份，用电位滴定法检测离子浓度Cl^-、Br^-浓度，折算成HCl、HBr气体浓度。

材料高温分解有毒烟气：材料在高温分解过程中产生的窒息性或中毒性烟气成分，无机类包括二氧化碳CO2、一氧化碳CO、氰化氢HCN、氟化氢HF、氯化氢HCl、溴化氢HBr、氮氧化合物NOx、二氧化硫SO2等，有机类包括光气、醛类气体、氰化氢腈等。目前，材料高温分解有毒烟气毒性等级评估多是要求将无机类气体作为重点研究对象，具体包括CO2、CO、HCN、HF、HCl、HBr、NOx、SO2 共8种气体，并将每种气体测试溶度与其影响生命安全临界值比值的加权和来作为评价材料的高温分解有毒烟气毒性等级的指标。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种材料高温分解有毒烟气收集装置，其特征是，包括双口球头入口接头、管式裂解炉、石英燃烧筒、双口球头出口接头、防倒吸缓冲瓶、气体吸收瓶、干燥管、粉尘过滤器、储气囊、连接双口球头入口接头的载气提供装置和能被送入石英燃烧筒中的样品舟；石英燃烧筒位于管式裂解炉中；双口球头入口接头和双口球头出口接头分别与石英燃烧筒入口端和出口端密封连接；防倒吸缓冲瓶连接双口球头出口接头，气体吸收瓶连接防倒吸缓冲瓶，干燥管连接气体吸收瓶，粉尘过滤器连接干燥管，储气囊连接粉尘过滤器；

所述的材料高温分解有毒烟气收集装置还包括样品推送磁块、连杆、托架、样品入口外延管；双口球头入口接头包括二个入口，样品舟置于托架上，托架位于双口球头入口接头内，连杆经过双口球头入口接头的一个入口，连杆的一端连接托架、另一端与样品推送磁块相连；样品入口外延管的一端套在双口球头入口接头的一个入口上且样品入口外延管能被取下，样品入口外延管的另一端为密闭端；样品推送磁块设置在样品入口外延管上且能沿样品入口外延管移动，移动样品推送磁块时，能通过连杆将托架和样品舟送入石英燃烧筒中；双口球头入口接头的另一个入口连接载气提供装置；

防倒吸缓冲瓶包括瓶体一、密封连接在瓶体一瓶口处的瓶盖一、一端插入在瓶体一内离底部5cm上方的进气管一、一端插入在瓶体一内顶部附近的出气管一；气体吸收瓶包括瓶体二、盛放在瓶体二内的吸收液、密封连接在瓶体二瓶口处的瓶盖二、一端插入在瓶体二内吸收液液液面下方的进气管二、一端插入在瓶体二内吸收液液面上方的出气管二；气体吸收瓶共有二个以上，二个以上气体吸收瓶依次串联连接，前一个气体吸收瓶的出气管二的另一端连接后一个气体吸收瓶的进气管二的另一端；防倒吸缓冲瓶的出气管一的另一端连接最前一个气体吸收瓶的进气管二的另一端，最后一个气体吸收瓶的出气管二的另一端连接干燥管；吸收液采用弱碱性水溶液；干燥管中填充有干燥剂，干燥剂为无水氯化钙；粉尘过滤器采用二级以上过滤方式。

2.根据权利要求1所述的材料高温分解有毒烟气收集装置，双口球头入口接头包括二个入口，材料高温分解有毒烟气收集装置还包括连杆、托架和能堵住双口球头入口接头一个入口的塞子一；实验时，样品舟置于托架上，连杆的一端连接托架，通过操作连杆能将托架和样品舟送入石英燃烧筒中；双口球头入口接头的另一个入口连接载气提供装置。

3.根据权利要求1所述的材料高温分解有毒烟气收集装置，其特征是，载气提供装置为压缩气瓶或者空气发生器装置；压缩气瓶包括瓶体、减压阀和压缩在瓶体中的洁净空气，瓶体内最低气压大于或等于0.25MPa；空气发生器装置包括空气发生器和空气净化装置。

4.根据权利要求1所述的材料高温分解有毒烟气收集装置，其特征是，还包括气体分析仪，所述气体分析仪连接粉尘过滤器或储气囊。

5.根据权利要求1所述的材料高温分解有毒烟气收集装置，其特征是，还包括塞子二；双口球头出口接头包括二个出口，双口球头出口接头的一个出口连接防倒吸缓冲瓶，另一个出口能用塞子二堵住；双口球头入口接头和双口球头出口接头分别通过连接卡套与石英燃烧筒入口端和出口端密封固定连接，或者，双口球头入口接头、双口球头出口接头与石英燃烧筒为一体成型的一体式结构。

6.根据权利要求1所述的材料高温分解有毒烟气收集装置，其特征是，还包括气体分析仪，在粉尘过滤器与储气囊之间设置有针阀、流量计，针阀连接粉尘过滤器，流量计连接针阀，储气囊连接流量计；所述气体分析仪连接流量计或储气囊。

7.一种材料高温分解有毒烟气收集方法，包括如下步骤：

S1：在石英燃烧筒出口端，靠近双口球头出口接头位置，预先填充好玻璃纤维，以过滤部分粉尘；

S2：将石英燃烧筒置于管式裂解炉中；

S3：采用连接卡套将双口球头入口接头和双口球头出口接头与石英燃烧筒密封固定连接；

S4:将样品置于样品舟中，样品舟置于不锈钢托架上，不锈钢托架通过连杆与样品推送磁块相连；将样品送入双口球头入口接头的其中一个入口内后，套上样品入口外延管；

S5：采用聚四氟乙烯管连接好所有气路，通入载气，并检查确保所有环节不漏气，且气流稳定；

S6：管式裂解炉开始加热，等待管式裂解炉升温至指定温度；

S7：采用以下二种方式中的任一种推送样品：第一种：推动样品推送磁块将样品推入石英燃烧筒正中位置，样品开始燃烧高温分解；第二种：取下样品入口外延管，直接从双口球头入口接头的一个入口将样品推送到石英燃烧筒正中位置，随即用塞子一堵住该入口，样品开始燃烧高温分解；

S8：样品燃烧后产生的高温分解有毒烟气随载气从双口球头出口接头流入防倒吸缓冲瓶；

S9：然后，有毒烟气随载气流入气体吸收瓶，有毒烟气中的可吸收部分气体被吸收液吸收；

S10：有毒烟气中的不可吸收气体继续流经干燥管、粉尘过滤器，过滤干燥，再经针阀和流量计校准流速后，收集于储气囊，以便采用气体分析仪分析，或者直接接入气体分析仪进行气体分析；

步骤S4中，双口球头入口接头的一个入口上密封套上样品入口外延管；确保在样品被推送至石英燃烧筒前给连杆预留空间，推送样品时，无需再打开样品入口外延管，在不中断载气气流前提下，直接推送样品；

步骤S5中，通过载气提供装置将载气从双口球头入口接头的另一个入口接入流路时，采用以下两种方式中的任一种：第一种：采用压缩气瓶提供洁净空气作为载气，瓶体内最低气压大于或等于0.25MPa，通过减压阀调节，保持预定压力；第二种：用空气发生器产生气体经净化后从双口球头入口接头的另一个入口接入流路；

步骤S7中，待温度达到预定温度、气流稳定后，移动样品推送磁块将样品舟送入石英燃烧筒；连杆长度固定，推入深度限位，确保样品舟推入位置正好在石英燃烧筒正中间；

双口球头出口接头与双口球头入口接头相同，双口球头出口接头的一个出口连接防倒吸缓冲瓶，另一个出口用塞子二堵住；

气体吸收瓶中的吸收液为700ml 1mol/L NaOH 吸收液或者由490ml 0.1mol/L NaOH和10mlH₂O₂组成的吸收液。

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