CN112337315A - 挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，包括以下步骤：S1：选定一定目数的高纯四氟粉末材料和高纯玻璃材料粉末材料/高纯硅粉末材料；S2：称取一定量的上述高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料；S3：将上述高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料按照设定比例充分混合；S4：根据渗透膜片的大小和厚度称取适量上述混合后的材料，加入膜压片机模具中；S5：通过调节膜压片机压力将模具中粉末压制为具有一定分子间隙的渗透膜。本发明通过对传统膜制备材料四氟粉末掺杂玻璃粉末或硅粉末实现了所有有机化合物分子渗透管动态配气的可行性，较之现有技术成本大大降低，效率和配气准确度的大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及标准气体动态配气技术领域，具体涉及一种挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法。
背景技术
大气中微痕量挥发性有机物是参与光化学烟雾反应和雾霾形成的主要元凶。大气本底微痕量浓度挥发性有机物气体成分量的测量需求对传统的标准气体配气方法提出了新的挑战。主要表现在以下几个方面：1、目前要监测的大气本底挥发性有机物多达117种(摘自《2018年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》)，其中大多数挥发性有机物(如醛酮类、联苯类等)，传统的钢瓶称量配气方法无法配制，同时，对于痕量ppb级的挥发性有机物由于钢瓶内壁吸附性也很难保持稳定；2、渗透管动态配气方法是ISO 6145-10推荐的一种动态配气方法，主要用于低浓度(ppb)挥发性、吸附性、反应性标准气体的配制，是解决传统钢瓶称量配气方法不能配制的标准气体优选方案，但要解决117种挥发性有机物的渗透管动态配气，目前的渗透膜制备能力只能适合十几种有机化合物的标准气体配制；3、目前用于挥发性有机物渗透管动态配气的渗透膜主要是采购市场上的四氟材料加工而成，根据膜渗透定律，挥发性有机物分子通过膜渗出的渗透率在一定温度下是稳定的，影响渗透率大小的因素主要有渗透膜的厚度、渗透膜面积和四氟材料分子间空隙。目前动态配气主要是通过加工一定厚度和面积的四氟膜材料来得到不同渗透率的标准渗透管，这样很多挥发性有机物大分子由于不能通过四氟材料分子间空隙渗透，导致不能用动态配气方法来配制相应标准气体。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法。
本发明的提供了一种挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：选定一定目数的高纯四氟粉末材料和高纯玻璃材料粉末材料/高纯硅粉末材料；
S2：称取一定量的上述高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料；
S3：将上述高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料按照设定比例充分混合；
S4：根据渗透膜片的大小和厚度称取适量上述混合后的材料，加入膜压片机模具中；
S5：通过调节膜压片机压力将模具中粉末压制为具有一定分子间隙的渗透膜。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S1中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料大小控制为50目至200目。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S1中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料大小控制为80目至150目。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S3中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料的比例为8:1至8:8。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S3中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料的比例为8:2至8:6。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S4中，膜压片机模具直径为10毫米至50毫米。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S4中，膜压片机模具直径为20毫米至40毫米。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S5中，膜压片机压力控制为20公斤至100公斤。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S5中，膜压片机压力控制为40公斤至80公斤。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S2和S4中使用分辨率为1微克、准确度0.01毫克的高精度天平。
与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：(1)通过对传统膜制备材料四氟粉末掺杂玻璃粉末或硅粉末实现了所有有机化合物分子渗透管动态配气的可行性；(2)通过调节渗透膜分子间隙来控制渗透率大小，方法高效、便捷，较之原来通过渗透膜厚度和面积的办法成本大大降低，效率和配气准确的大大提高；(3)渗透管动态配气方法是ISO 6145-10推荐的一种动态配气方法，主要用于低浓度(ppb)挥发性、吸附性、反应性标准气体的配制，本发明提出的掺杂膜方案解决了环境监测117种监测目标有机化合物的标准气体动态配气问题，技术水平处于世界领先地位，对提高大气背景挥发性有机物监测数据统一性、有效性和准确性具有重要意义。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明实施方式的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法的工艺示意图。
附图中，1、高纯四氟粉末材料；2、高纯玻璃粉末材料；3、高纯硅粉末材料；4、高精度天平；5、混合容器；6、膜压片机。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。应当指出，除非另外具体说明，在这些实施例中描述的部件、数字表示和数值的相对配置不限制本发明的范围。应当指出，下面的实施例并不限制权利要求中记载的本发明的范围，并且并非这些实施例中描述的特征的全部组合均是本发明所必须的。
根据本发明的实施方式，提出一种挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法。如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1：选定一定目数的高纯四氟粉末材料1和高纯玻璃材料粉末材料2或高纯硅粉末材料3；
S2：通过高精度天平4称取一定量的上述高纯四氟粉末材料1和高纯玻璃粉末材料2/高纯硅粉末材料3；
S3：将上述高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料按照设定比例放入混合容器5中充分混合；
S4：根据膜的大小和厚度由高精度天平4称取适量上述混合后的材料，加入膜压片机6的制膜模具中；
S5：通过调节膜压片机压力将模具中粉末高压压制为具有一定分子间隙的渗透膜。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S1中，高纯四氟粉末材料颗粒大小控制为50目至200目，进一步优选为80目至150目，更优选为大约100目。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S1中，高纯玻璃粉末材料颗粒大小控制为50目至200目，进一步优选为80目至150目，更优选为大约100目。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S1中，高纯硅粉末材料颗粒大小控制为50目至200目，进一步优选为80目至150目，更优选为大约100目。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S3中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料的比例为8:1至8:8，进一步优选为8:2至8:6，更优选为大约8:1。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S5中，膜压片机6压力控制为20公斤至100公斤，进一步优选为40公斤至80公斤，更优选为大约60公斤。
根据本发明的优选的实施方式，膜压片机6模具直径为10毫米至50毫米，进一步优选为20毫米至40毫米，更优选为大约25毫米。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S2和S4中使用分辨率为1微克、准确度0.01毫克的高精度天平。
根据本发明的优选的实施方式，步骤S3中使用的混合容器5为玻璃锥形瓶，容量为200毫升。
本发明的原理在于：很多挥发性有机物大分子由于不能通过四氟材料分子间空隙渗透，导致不能用动态配气方法来配制相应标准气体。采用参杂的办法，即将惰性材料玻璃粉末(或硅粉末)以一定的量加入四氟粉末中，通过膜压片机压制成膜。这样制成的膜由于玻璃(或硅)分子与四氟分子亲和力的差异，增大了四氟分子间空隙，通过掺杂比例的控制就能使所有有机化合物分子通过制备的渗透膜，而且还可以控制渗透率的大小。这就将渗透管动态配气方法的应用范围大大扩展了，而且还可以高效、便捷地控制膜渗透率。
下表为实际制备的掺杂膜及其渗透率表现实例：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选定一定目数的高纯四氟粉末材料和高纯玻璃材料粉末材料/高纯硅粉末材料；
S2：称取一定量的上述高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料；
S3：将上述高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料按照设定比例充分混合；
S4：根据渗透膜片的大小和厚度称取适量上述混合后的材料，加入膜压片机模具中；
S5：通过调节膜压片机压力将模具中粉末压制为具有一定分子间隙的渗透膜。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料大小控制为50目至200目。
3.根据权利要求1所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料大小控制为80目至150目。
4.根据权利要求1所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料的比例为8:1至8:8。
5.根据权利要求1所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，高纯四氟粉末材料和高纯玻璃粉末材料/高纯硅粉末材料的比例为8:2至8:6。
6.根据权利要求1所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，膜压片机模具直径为10毫米至50毫米。
7.根据权利要求1所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，膜压片机模具直径为20毫米至40毫米。
8.根据权利要求1所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，膜压片机压力控制为20公斤至100公斤。
9.根据权利要求1所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，膜压片机压力控制为40公斤至80公斤。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的挥发性有机物动态配气渗透膜材料的制备方法，其特征在于，步骤S2和S4中使用分辨率为1微克、准确度0.01毫克的高精度天平。
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Application publication date: 20210209 |