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怎么使用活性炭采樣有機(jī)蒸汽？
使用活性炭采樣有機(jī)蒸汽，主要用于測(cè)量在空氣中的各種有機(jī)蒸汽中的有害物質(zhì)，這對(duì)于工作環(huán)境的管理和改善具有重要的作用。我們可以直接通過(guò)多種類(lèi)型的氣體傳感器或指示器測(cè)量高濃度的有機(jī)蒸氣。然而，在很多情況下，低濃度的有機(jī)蒸氣(0〜幾十ppm)超出檢測(cè)范圍或難以精確測(cè)量。因此，在工作環(huán)境測(cè)量中，采用活性炭制成的采樣管通過(guò)抽吸泵單元的濃縮方法對(duì)測(cè)量對(duì)象蒸氣進(jìn)行采樣。也就是說(shuō)，濃縮取樣一段給定的時(shí)間后，測(cè)量對(duì)象成分被活性炭吸附的有機(jī)溶劑(例如二硫化碳，乙腈，甲醇等)。然后，通過(guò)氣相色譜儀測(cè)量液體樣品。上述方法被稱為固體物質(zhì)收集方法，根據(jù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)確定在25℃時(shí)對(duì)空氣濃度進(jìn)行測(cè)量。
但是，這個(gè)方法也有缺陷。特別是，根據(jù)有機(jī)蒸氣的種類(lèi)和環(huán)境的不同，活性炭對(duì)目標(biāo)成分的提取速度變慢，這種現(xiàn)象使測(cè)定精度變得極差。特別是在低濃度蒸汽和活性炭的小收集量的情況下效果明顯，并且出于該現(xiàn)象的原因預(yù)期有兩個(gè)主要因素。首先，活性炭管的收集能力因各種有機(jī)蒸汽而異。另外，以往的活性炭的細(xì)孔展開(kāi)的尺寸分布狹窄(以往的活性炭在材料科學(xué)中被稱為典型的“微多孔碳材料”)，難以實(shí)現(xiàn)測(cè)定對(duì)象成分的充分高的吸附解吸速度。
一些先前的資料講述活性炭的關(guān)于提取率測(cè)量的電流產(chǎn)品報(bào)告的例子，它們指出了幾種類(lèi)型的有機(jī)蒸汽(芳族化合物，醇，酮，溶纖劑和乙酸酯)，其顯示出低的與其他化合物比較。即使在0.5E以上的高濃度區(qū)域，6種有機(jī)蒸氣(甲苯，1-丁醇，丙酮，乙二醇單乙醚(EGEE)，乙酸丁酯和環(huán)己酮)的提取率也低于96%濃度(表1))。
| 有機(jī)蒸氣 | 對(duì)照濃度/ ppm |
| 甲苯（芳香族化合物） | 20 |
| 1-丁醇（酒精） | 25 |
| 丙酮（酮） | 500 |
| 環(huán)己酮（酮） | 20 |
| EGEE（溶纖劑） | 5 |
| 乙酸丁酯（醋酸酯） | 150 |
此外，對(duì)于幾乎現(xiàn)有的產(chǎn)品，低于0.5E的低濃度區(qū)域的提取率仍不明確。考慮到工作環(huán)境中低濃度和超低濃度有機(jī)蒸氣的控制，這種情況是有問(wèn)題的。下部區(qū)域的提取率信息對(duì)于采樣管產(chǎn)品的使用也是必要的和有益的。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們將測(cè)量低濃度區(qū)域內(nèi)每個(gè)采樣管產(chǎn)品的提取率，并在未來(lái)的日子里計(jì)算出它們的細(xì)節(jié)。特別是使用現(xiàn)有的7種活性炭管產(chǎn)品，我們將詳細(xì)測(cè)量低濃度<0.5E的芳香族化合物，醇類(lèi)，酮類(lèi)，纖維素類(lèi)和乙酸酯類(lèi)化合物的萃取率。
我們研究的一些測(cè)量實(shí)例描述如下。各活性炭樣品的提取率的測(cè)定參照工作環(huán)境測(cè)定的相平衡法進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量對(duì)象組分是甲苯，1-丁醇，乙酸丁酯和環(huán)己酮。
按照表2中所示的條件制備相應(yīng)于0.025E，0.05E，0.5E和1.0E(在25℃的收集空氣含量5L)的測(cè)試液體溶液。在每個(gè)測(cè)量中，使用從取樣管產(chǎn)品中取出的一定量(約100mg)的活性炭樣品。將約1ml的測(cè)試液體溶液加入到小瓶容器中的每個(gè)活性炭樣品中。一小時(shí)后，使用微量注射器通過(guò)氣相色譜儀測(cè)量液體樣品。我們使用裝備有FID(氫火焰離子化檢測(cè)器)檢測(cè)器的氣相色譜儀和數(shù)據(jù)處理器來(lái)測(cè)量提取率。每次測(cè)量使用氦氣(> 99.995%)作為載氣，并且通過(guò)氣相色譜系統(tǒng)從數(shù)據(jù)的峰面積計(jì)算每個(gè)樣品的提取率(表3)。結(jié)果在表3顯示了上述由于目標(biāo)有機(jī)蒸氣濃度的變化而引起的萃取率的傾斜。
| 準(zhǔn)備條件 | 詳情 |
| 萃取有機(jī)溶劑 | 二硫化碳（CS2） |
| 測(cè)量物體成分 | 甲苯，1-丁醇，乙酸丁酯，環(huán)己酮 |
| 添加量1.0E / ml（CS2） | 在25℃時(shí)，空氣含量大約為5L |
| 制備濃度 | 0.025E，0.05E，0.5E，1.0E |
表2：用于測(cè)量活性炭管產(chǎn)品的提取率的測(cè)試液體溶液的制備條件。E是表1中所示的有機(jī)蒸氣的對(duì)照濃度。
| 有機(jī)蒸汽/濃度 | 0.025E | 0.05E | 0.5E | 1.0E |
| 甲苯 | 0.87（±0.01） | 0.91（±0.06） | 0.98（±0.08） | 0.94（±0.09） |
| 1-丁醇 | 0.80（±0.01） | 0.8 2（±0.07） | 0.95（±0.07） | 0.98（±0.04） |
| 環(huán)己酮 | 0.88（±0.03） | 0.88（±0.06） | 0.96（±0.02） | 0.97（±0.04） |
| 乙酸丁酯 | 0.89（±0.04） | 0.90（±0.06） | 0.98（±0.07） | 1.00（±0.04） |
表3：隨著對(duì)象有機(jī)蒸氣濃度變化的活性炭管產(chǎn)品的萃取率測(cè)量數(shù)據(jù)(N≒3)。E是表1中所示的有機(jī)蒸氣的對(duì)照濃度。
預(yù)計(jì)活性炭中目標(biāo)成分的提取率受到萃取溶劑類(lèi)型和氣相色譜儀器測(cè)量技術(shù)的影響。另外，材料科學(xué)中稱為介孔材料的多孔碳材料具有較大的孔徑分布和發(fā)展，對(duì)于改善上述現(xiàn)有活性炭提取率的現(xiàn)象似乎具有良好的效果。
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