CN212964545U - 一种可采样的农膜老化箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可采样的农膜老化箱,属于化学仪器技术领域。所述可采样的农膜老化箱包括箱体,在所述箱体的内腔中设置有样品室;样品放置在所述样品室的内腔中;在所述样品室的内腔中设置有光源;在所述箱体上设置有喷淋装置,所述喷淋装置的喷嘴伸入到所述样品室的内腔中;在所述箱体上设置有吸附管,所述吸附管的入口端伸入到所述样品室的内腔中。本实用新型设置有喷淋装置,能够模拟农药使用情况或酸雨环境,为研究农膜的老化过程和降解机理提供了依据,是对现有农膜老化和农膜助剂研究的有益补充。本实用新型能够高选择性地从多种聚合物样品中吸附和富集光照老化过程中产生的挥发性有机物,其也可用于其他相近的塑料制品的老化试验。
Description
技术领域
本实用新型属于化学仪器技术领域,具体涉及一种可采样的农膜老化箱。
背景技术
农膜也称为农用地膜,是一种塑料薄膜,常用农膜的主要成分是聚乙烯塑料。农膜主要用于农田保温保湿、促进农作物发芽和增长的作用,是重要的农业生产资料。农膜的应用在取得了巨大经济效益的同时,带来了环境污染的问题。为了解决污染问题,应通过合理措施减少农膜使用量,机械化回收农膜,加强农膜质量控制和回收管理,以及开发可降解农膜。
目前已经研发出光降解、生物降解农膜,减少环境污染。对于光降解农膜来说,在降解过程中产生的物质是否会对环境产生污染,是需要进行研究的。为了提高农膜产品质量和环保效果,减少农业损失,对农膜老化和降解过程的研究十分重要。
在塑料老化和降解研究过程中,自然暴露试验耗时较长,且无法精确控制各种因素对材料的影响程度,为了在较短的时间内获得老化数据,需要使用人工加速的光照或加热老化试验方法来研究塑料的老化机理。常用的塑料人工加速光照老化试验中常用的是氙灯老化和紫外灯老化。氙灯老化能够模拟全日光光谱对样品进行照射,紫外灯老化则选择对样品影响最大的紫外线光源,老化强度较氙灯更高。常用的人工光照老化装置,虽然能够进行老化试验,但是对老化过程中产生的物质无法进行监控。农膜老化降解过程会产生小分子挥发和半挥发性有机物向环境释放,需要开发一种利于检测这些物质的老化装置,进而研究农膜老化机理和老化降解产物对环境的影响。
为了提高农膜光稳定性,延长寿命,会在制备农膜的过程中添加光稳定剂。农膜在应用时,若与含硫、氯的、农药接触或受到酸雨影响,会与碱性的受阻胺类光稳定剂发生反应,导致农膜提前老化,但是目前没有能够对农药使用或酸雨条件下老化过程和降解机理进行试验的装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题,提供一种可采样的农膜老化箱,便于在塑料农膜光照老化实验中收集农膜样品中产生的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOC),能够模拟光照、加热、农药喷洒及降雨的环境下,多类型的农膜样品的老化和降解过程,并对样品老化过程中产生的VOC进行吸附和富集,进而能够对老化和降解过程中产生的VOC进行分析测试。
本实用新型是通过以下技术方案实现的:
一种可采样的农膜老化箱,所述可采样的农膜老化箱包括箱体,在所述箱体的内腔中设置有样品室;
样品放置在所述样品室的内腔中;
在所述样品室的内腔中设置有光源;
在所述箱体上设置有喷淋装置,所述喷淋装置的喷嘴伸入到所述样品室的内腔中;
在所述箱体上设置有吸附管,所述吸附管的入口端伸入到所述样品室的内腔中。
本实用新型的进一步改进在于,在所述箱体的上部开有喷淋装置安装孔,在所述样品室的上部开有喷嘴安装孔;
所述喷淋装置包括:溶剂池、溶剂泵、管路、喷头;
所述喷头通过管路与溶剂泵连接,所述溶剂泵与溶剂池连接;
所述溶剂池、溶剂泵设置在箱体的外部;
所述管路穿过所述喷淋装置安装孔后与喷嘴连接,所述喷嘴安装在所述喷嘴安装孔内。
本实用新型的进一步改进在于,在所述样品室的顶部开有至少一个采集孔,在每个采集孔内分别安装有吸附管;
每个吸附管的入口端位于所述样品室的内腔中,每个吸附管的出口端通过管路与气泵连接。
本实用新型的进一步改进在于,在所述样品室的内腔中的底部设置有支架;
所述支架包括立柱和设置在立柱上方的支撑结构;
所述立柱的下端与样品室的底部连接,所述立柱的上端与支撑结构连接;
所述支撑结构采用网状的支撑网或者采用多个支撑条。
本实用新型的进一步改进在于,所述光源采用紫外灯或氙灯,其设置在样品室内腔中的顶板的中心位置处。
本实用新型的进一步改进在于,在所述样品室的下部一侧或者顶部开有湿度传感器安装孔,在所述湿度传感器安装孔内安装有湿度传感器。
本实用新型的进一步改进在于,在所述样品室的底部开有温度控制器安装孔;
在所述样品室的内腔中设置有温度控制器;
所述温度控制器包括加热部件和测温部件;
与所述温度控制器连接的线路从所述温度控制器安装孔穿出。
本实用新型的进一步改进在于,所述样品室为箱体状结构;
在喷嘴安装孔、采集孔、湿度传感器安装孔、温度控制器安装孔内均设置有密封胶圈或者密封垫。
本实用新型的进一步改进在于,所述吸附管采用Tanex吸附管、活性炭吸附管或分子筛吸附管。
本实用新型的进一步改进在于,在所述箱体内设置有多个时间继电器,其中,第一时间继电器与所述喷淋装置连接;第二时间继电器与所述气泵连接;第三时间继电器与所述温度控制器连接。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本实用新型设置有喷淋装置,能够模拟农药使用情况或酸雨环境,为研究农膜的老化过程和降解机理提供了依据,是对现有农膜老化和农膜助剂研究的有益补充。
本实用新型能够高选择性地从多种聚合物样品中吸附和富集光照老化过程中产生的挥发性有机物,通过热解析仪-气相色谱仪或热解析仪-气相色谱-质谱联用仪分析吸附到的挥发性有机物能够准确测定其种类和含量。
除农膜样品外,本实用新型也可用于其他相近的塑料制品的老化试验,如塑胶跑道、户外板材等。
附图说明
图1是本实用新型可采样的农膜老化箱的结构示意图。图中,1箱体,2样品室,3光源,4喷淋装置,5吸附管,6气泵,7温度控制器,8湿度传感器,9a、9b、9c时间继电器,10样品,11管路。
图2是使用商品化活性炭吸附管吸附的喷淋农药后,60℃下、氙灯光照240h的聚丙烯样品产生的挥发性有机物热解析-气质联用总离子流色谱图;
图3是热解析-气质联用试验保留时间1.45min的质谱图(丙烷),其中横坐标m/z表示质核比;
图4是热解析-气质联用试验保留时间1.65min的质谱图(丙酮),其中横坐标m/z表示质核比。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述:
如图1所示,本实用新型一种可采样的农膜老化箱,其包括,箱体1,在所述箱体1的内腔中设置有样品室2,样品10放置在所述样品室2的内腔中。在所述样品室2的内腔中设置有光源3。为了模拟农药喷洒或者酸雨等,在所述箱体1上设置有喷淋装置4,所述喷淋装置4的喷嘴伸入到所述样品室的内腔中。进一步的,为了采集挥发性有机物,在所述箱体上设置有吸附管5,所述吸附管5的入口端伸入到所述样品室2的内腔中,所述吸附管的出口端与气泵6连接。
本实用新型的实施例如下:
【实施例一】
所述样品室2为箱体状结构,在其上开有多个孔用于安装各种测试、收集装置,为了保证密封性,在各个开孔处均设置有密封胶圈或者密封垫。
所述样品室2可以直接放置在箱体的内腔中,也可以在所述箱体1的内腔中设置支架,将样品室2安装在支架上。
【实施例二】
在所述箱体1的上部开有喷淋装置安装孔,在所述样品室的上部开有喷嘴安装孔。喷淋装置采用现有的多种喷淋装置即可,一般包括:溶剂池、溶剂泵、管路、喷头,所述喷头通过管路与溶剂泵连接,所述溶剂泵与溶剂池连接,打开溶剂泵后,溶剂池内的溶剂通过管路输送给喷头,通过喷头喷出。
所述溶剂池、溶剂泵均设置在箱体1的外部,溶剂池内可以注入液体如农药稀释液、酸雨模拟液等等。管路穿过所述喷淋装置安装孔后与喷嘴连接,所述喷嘴安装在喷嘴安装孔内。溶剂泵的开关用于控制是否打开喷淋装置。通过所述喷头能够向样品喷洒液体,如清水、配置好的农药悬液、配制好的酸性液体(模拟酸雨)等,用于模拟农药喷洒到农膜的过程或者模拟降雨或酸雨环境。图1中仅仅给出了喷淋装置的示意图,没有画出其各个组成部件。
【实施例三】
样品10可以直接放置在样品室的内腔中的底部,也可以在样品室内腔中的底部设置一个支架,所述支架包括立柱和设置在立柱上方的支撑结构,所述立柱的下端与样品室的底部连接,所述立柱的上端与支撑结构连接,所述立柱能够将支撑结构撑起来。所述支撑结构可以采用网状的支撑网,或者采用多个支撑条,这样能够将农膜样品铺开在支撑结构上,能够更好地模拟农膜样品的正常工作状态。
【实施例四】
为了对样品室内的样品10进行光老化,所述光源3采用紫外灯或氙灯,其设置在样品室内腔中的顶板的中心位置处,这样能够均匀照射到位于其下方的农膜。
【实施例五】
在所述样品室2的下部一侧或者顶部开有湿度传感器安装孔,在湿度传感器安装孔内安装有湿度传感器8,用于检测样品室2内的湿度,湿度传感器8的检测头伸入到样品室2的内腔中。所述湿度传感器8采用现有的多种湿度传感器即可,与其连接的线路穿过样品室、箱体后与外部的计算机等连接,这些均是现有结构,因此在图1中未画出。
【实施例六】
在所述样品室2的底部开有温度控制器安装孔,在所述样品室2的内腔中设置有温度控制器7,所述温度控制器7包括加热部件和测温部件,两者均位于样品室2的内腔中,控制部件用于对样品室进行加热,用于控制老化温度,测温部件用于测量样品室2内的温度。所述温度控制器7采用现有的多种温度控制器即可,与其连接的线路穿过样品室上的温度控制器安装孔、箱体后与外部的计算机等连接,这些均是现有结构,因此在图1中未画出。
【实施例七】
在所述样品室2的顶部开有至少一个采集孔,在每个采集孔内分别安装有吸附管5,每个吸附管5的入口端位于所述样品室2的内腔中,每个吸附管5的出口端通过管路11与气泵6连接,吸附管5用于吸附并富集样品10在光照老化过程中产生的挥发性有机物,用于采集老化和降解过程中释放的小分子挥发性有机物。
所述气泵6可以设置在箱体1的内腔中,也可以设置在箱体1的外部,根据需要进行设置即可。如果箱体的内腔够大,气泵6、管路11、吸附管5均可设置在箱体的内腔中,如果箱体的内腔不够大,可以将管路11、气泵6设置在箱体的外部,吸附管5穿过箱体后与管路连接即可,也可以如图1所示,将气泵6设置在箱体1内,管路设置在箱体外部,在所述箱体上设置管路安装座,管路的出口端穿过所述管路安装座后与气泵6连接。为了循环吸附,还可以将气泵6的出气端密封连接到样品室的内腔中,这样抽出来的气体可以重新回到样品室内进行再次吸附,能够保证气体中的挥发性有机物被吸附管充分地吸附。
【实施例八】
所述吸附管5可以采用市售的多种吸附管,优选的,采用Tanex吸附管、活性炭吸附管,或市售的添加了吸附剂的吸附管,如分子筛吸附管等。后续实验时,吸附管可以直接用于热吸附仪中。通过采用不同的吸附管可以高选择性地吸附所需要的物质,例如采用活性炭可以吸附较多种类的物质,而采用专门吸附某类物质的吸附管,则只吸附该类物质,因此实现了高选择性。
【实施例九】
所述气泵6上连接有流量控制装置,可以控制吸附的气流流速的大小。
【实施例十】
进一步的,在所述箱体1内设置有多个时间继电器,分别用于控制喷淋时间、控制吸附采样时间、控制加热时间。其中,第一时间继电器9a与喷淋装置4相连,用于控制喷淋时间,第二时间继电器9b与气泵6连接,用于控制气泵抽气时间,即吸附管吸附的时间;第三时间继电器9c与温度控制器7相连,用于控制样品室的加热时间。时间继电器采用现有的多种时间继电器即可,其可以设定运行时间,当设定的时间到达后能够对与其连接的设备进行自动断电。
【实施例十一】
可以安装一套吸附管5、气泵6、第二时间继电器9b,也可以安装多套,以便于同时使用多个样品管进行采集或在不同时间分批次采集样品。图1所示的实施例中,在样品室2上设置有三只吸附管5,能够同时采集三个吸附管样品。
本实用新型可以在设定的农药喷洒或模拟酸雨、温度和时间下采用紫外灯或氙灯辐照农膜(农用地膜)样品,模拟农膜在户外环境及农药使用下的老化及降解过程,吸附管收集样品中的挥发性有机物,可用于热解析-气相色谱或热解析-气质联用分析,测试农膜样品老化和降解过程中产生的小分子挥发性有机物。
应用本实用新型进行老化实验的方法如下:
第一步,应用老化箱对聚合物样品进行农药喷淋和光照老化实验,使用吸附管吸附农膜样品在老化过程中产生的挥发性有机物。
将农膜样品放置在样品室中,利用喷淋装置喷洒农药,喷洒农药后使用湿度传感器监控样品室内湿度情况。打开光源,同时,打开温度控制和时间继电器,使用活性炭吸附管吸附老化过程中某一时间段聚合物产品在辐照过程中产生的挥发性有机物。
第二步,热解析-气相色谱-质谱联用仪测试。
将采样后的吸附管放入热解析仪中加热,在一定温度下通过载气对吸附管进行吹扫,使脱附出来的挥发和半挥发有机物从吸附剂上脱附下来,在载气的作用下富集于热解析冷阱,瞬间高温加热冷阱,应用气相色谱或气质联用仪进行检测。气相色谱-质谱联用检测条件为:电子轰击电离源,毛细管色谱柱,恒温或程序升温。这些均是采用常规试验手段实现的,在此不再赘述。
利用本实用新型进行试验的实施例如下:
(1)应用老化箱对聚合物样品进行老化实验,使用吸附管吸附聚合物样品在老化过程中产生的挥发性有机物。
使用前,将活性炭吸附管在350℃下老化30min,以去除其在空气中吸附的杂质。将老化后的活性炭吸附管的入口端插入到样品室的内腔中。
将农膜样品剪成10×10cm左右的尺寸,取约10g左右样品放置在样品室中。
配制一种含硫农药悬液,由喷淋装置4喷洒至样品10表面,喷淋时间为5min。
打开氙灯电源,同时打开温度控制和时间继电器,设定温度为60℃和老化时间240h.
240h后,打开气泵,使用活性炭吸附管吸附此时样品室内农膜样品在辐照过程中产生的挥发性有机物,采集时间30min。
(2)热解析-气质联用的测试
采集完成后,将活性炭吸附管取下,通过热解析-气质联用仪测试挥发性有机物。检测结果的总离子流色谱图如图2所示。经过分析采集到的农膜光照下的挥发性有机物为丙烷和丙酮,两种物质的质谱图如图3和图4所示。
在本实施例中,热解析-气质联用仪主要检测参数如下:
仪器:英国Marks公司热解析仪,美国Agilent公司7890A-5975C气质联用仪。
热解析条件:脱附温度120℃,脱附时间5min,传输线温度200℃,冷阱温度-10℃,280℃解析。
气相色谱条件:色谱柱HP-5MS(30m×0.25mm×0.25μm),程序升温,35℃保持3min,20℃/min升至200℃,保持3min。传输线温度200℃。载气He,流速1.0mL/min。
质谱条件:电子轰击电离源,电子能量70eV,源温230℃,全扫描采集模式,质量范围20~350amu。
上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式,对于本领域内的技术人员而言,在本实用新型公开了原理的基础上,很容易做出各种类型的改进或变形,而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构,因此前面描述的只是优选的,而并不具有限制性的意义。
Claims (10)
1.一种可采样的农膜老化箱,其特征在于:所述可采样的农膜老化箱包括箱体,在所述箱体的内腔中设置有样品室;
样品放置在所述样品室的内腔中;
在所述样品室的内腔中设置有光源;
在所述箱体上设置有喷淋装置,所述喷淋装置的喷嘴伸入到所述样品室的内腔中;
在所述箱体上设置有吸附管,所述吸附管的入口端伸入到所述样品室的内腔中。
2.根据权利要求1所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:在所述箱体的上部开有喷淋装置安装孔,在所述样品室的上部开有喷嘴安装孔;
所述喷淋装置包括:溶剂池、溶剂泵、管路、喷头;
所述喷头通过管路与溶剂泵连接,所述溶剂泵与溶剂池连接;
所述溶剂池、溶剂泵设置在箱体的外部;
所述管路穿过所述喷淋装置安装孔后与喷嘴连接,所述喷嘴安装在所述喷嘴安装孔内。
3.根据权利要求2所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:在所述样品室的顶部开有至少一个采集孔,在每个采集孔内分别安装有吸附管;
每个吸附管的入口端位于所述样品室的内腔中,每个吸附管的出口端通过管路与气泵连接。
4.根据权利要求3所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:在所述样品室的内腔中的底部设置有支架;
所述支架包括立柱和设置在立柱上方的支撑结构;
所述立柱的下端与样品室的底部连接,所述立柱的上端与支撑结构连接;
所述支撑结构采用网状的支撑网或者采用多个支撑条。
5.根据权利要求4所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:所述光源采用紫外灯或氙灯,其设置在样品室内腔中的顶板的中心位置处。
6.根据权利要求5所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:在所述样品室的下部一侧或者顶部开有湿度传感器安装孔,在所述湿度传感器安装孔内安装有湿度传感器。
7.根据权利要求6所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:在所述样品室的底部开有温度控制器安装孔;
在所述样品室的内腔中设置有温度控制器;
所述温度控制器包括加热部件和测温部件;
与所述温度控制器连接的线路从所述温度控制器安装孔穿出。
8.根据权利要求7所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:所述样品室为箱体状结构;
在喷嘴安装孔、采集孔、湿度传感器安装孔、温度控制器安装孔内均设置有密封胶圈或者密封垫。
9.根据权利要求8所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:所述吸附管采用Tanex吸附管、活性炭吸附管或分子筛吸附管。
10.根据权利要求9所述的可采样的农膜老化箱,其特征在于:在所述箱体内设置有多个时间继电器,其中,第一时间继电器与所述喷淋装置连接;第二时间继电器与所述气泵连接;第三时间继电器与所述温度控制器连接。
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CN202021408535.XU CN212964545U (zh) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | 一种可采样的农膜老化箱 |
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Cited By (2)
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CN113295602A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-08-24 | 上海长肯试验设备有限公司 | 农业底覆膜综合老化试验装置 |
CN113687056A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-11-23 | 清华大学深圳国际研究生院 | 模拟塑料制品有害物质释放和实时收集的装置及方法 |
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