專利名稱：用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標準散發(fā)樣品及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于室內(nèi)環(huán)境檢驗領(lǐng)域，特別涉及用于檢測室內(nèi)環(huán)境艙艙體密閉性、氣流 混合均勻性和壁面吸附性等綜合性能的液-膜式有機揮發(fā)物釋放速率標定用標準散發(fā)樣 品及其檢測方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人民生活水平的提高，室內(nèi)空氣品質(zhì)越來越受到人們的重視。室內(nèi)的 空氣污染對室內(nèi)空氣品質(zhì)造成很大的影響，從而影響了人們的舒適、健康和工作效率。影響 室內(nèi)空氣品質(zhì)的因素很多，而室內(nèi)有機揮發(fā)物(VOC)濃度過高是造成室內(nèi)空氣品質(zhì)低劣， 弓I發(fā)病態(tài)建筑綜合癥的主要原因之一。在室內(nèi)，VOC主要來源于各種裝飾材料的散發(fā)，因此， 有必要對建材、家具及辦公電器等物品的VOC散發(fā)情況進行監(jiān)測。目前已經(jīng)提出了相關(guān)方 法對這些性能進行檢測，一般采用環(huán)境艙對待測材料的VOC散發(fā)情況進行監(jiān)測，為獲得準 確的檢測結(jié)果，首先要對環(huán)境艙綜合性能(包括密閉性、均勻性和壁面吸附性)進行評價； 例如一種用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標準散發(fā)樣品及其檢測方法，將純凈的VOC液體倒入 玻璃管中，制成標準散發(fā)樣品，并將該標準散發(fā)樣品置于環(huán)境艙中任其自由散發(fā)，通過將環(huán) 境艙測試系統(tǒng)直接測試出的環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度實驗值，與通過天平稱量該標準散發(fā)樣品質(zhì) 量衰減計算出的環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度計算值對比，可以評價該環(huán)境艙綜合性能。但是該方法 受對流擴散的影響較大，所以要控制環(huán)境艙風機的轉(zhuǎn)速，當玻璃管口的風速存在波動時，該 標準散發(fā)樣品的精確性方面有待提高。且該方法描述室內(nèi)VOC濃度的模型需要編程迭代求 解，不便于工程推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服已有的檢測方法對環(huán)境艙性能評價的不足，提出一種用于 檢測環(huán)境艙綜合性能的標準散發(fā)樣品及其檢測方法，本發(fā)明的標準散發(fā)樣品及其檢測方法 簡便、易于操作，具有較高的精度和可信度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標準散發(fā)樣品，其 特征在于，該樣品包括上端敞開的聚四氟乙烯柱形容器、置于容器中的有機揮發(fā)物VOC液 體、置于該柱形容器上端面的阻隔層及固定阻隔層的密封裝置。本發(fā)明還提出用上述的標準散發(fā)樣品檢測環(huán)境艙的綜合性能的方法，包括如下步 驟1)建立標準散發(fā)樣品中的有機揮發(fā)性化合物液體VOC散發(fā)速率及對環(huán)境艙內(nèi)濃
度的影響的模型為
Γ ^ Cv dMTn = Di,- =--
eL dt
δ-Q1C(t) = -m(\-e v )
該模型中，m為散發(fā)速率，單位為kg/s ；M為電子天平稱得的標準散發(fā)樣品的質(zhì)量， 單位為kg ；t為時間，單位為s ;De為VOC的擴散系數(shù)，單位為m2/s ；L為阻隔層的厚度，單位 為m ；Cs為飽和蒸汽壓下VOC的飽和濃度，單位為kg/m3 ；C (t)為環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度，單位為 kg/m3 ；A為等柱形容器的截面積，單位為m2 ；Q為環(huán)境艙的通風量，單位為m3/s ；V為環(huán)境艙 體積，單位為m3 ；2)測量待檢測環(huán)境艙通風量Q ；3)將液-膜式有機揮發(fā)物釋放標準散發(fā)樣品置于待檢測的環(huán)境艙中，并放置于電 子天平上，電子天平通過數(shù)據(jù)線連接電腦，可實時記錄標準散發(fā)樣品的質(zhì)量變化；在環(huán)境艙 封閉的狀態(tài)下，讓柱形容器中VOC液體自由散發(fā)，實驗時間不少于24小時；4)用步驟1)所述模型先根據(jù)天平質(zhì)量變化計算散發(fā)速率，然后計算得到環(huán)境艙 內(nèi)VOC濃度C(t)；用氣相色譜儀實時采集測量環(huán)境艙出口處的VOC濃度；5)將所述測量值與模型計算的VOC濃度實時對比，通過比較計算值和測量值的相 對誤差，評價環(huán)境艙的綜合性能。本發(fā)明的特點及效果本發(fā)明的標準散發(fā)樣品及其檢測方法，采用純VOC液體加阻隔層的組合構(gòu)造恒 定速率的散發(fā)源，通過研究此散發(fā)源的散發(fā)規(guī)律及VOC在環(huán)境艙中的傳輸規(guī)律，并通過計 算值和測量值的比較來反映環(huán)境艙的綜合性能，避免了之前獨立檢測環(huán)境艙各項性能的不 足，并能克服此前專利中風速的影響及復(fù)雜的迭代計算，此方法簡便、易于操作，具有較高 的精度和可信度。


圖1為本發(fā)明的液_膜式有機揮發(fā)物釋放標準散發(fā)樣品結(jié)構(gòu)2為阻隔層的預(yù)處理過程。圖3為本發(fā)明的液_膜式標準散發(fā)樣品在環(huán)境艙中檢測的總體示意圖。圖4為本發(fā)明的液_膜式標準散發(fā)樣品使用時實測的質(zhì)量線性衰減
具體實施例方式本發(fā)明提出的用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標準散發(fā)樣品及其檢測方法結(jié)合附圖 及實施例詳細說明如下本發(fā)明的標準散發(fā)樣品，為液_膜式有機揮發(fā)物釋放標準散發(fā)樣品，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示，該樣品包括上端敞開的聚四氟乙烯柱形容器11、置于容器中的有機揮發(fā)物VOC液 體12、置于該柱形容器上端面的阻隔層13及固定阻隔層的密封裝置。密封裝置由放置在阻隔層上下面的兩片聚四氟乙烯墊片141，套于兩片聚四氟乙 烯墊片外，并與柱形容器螺紋連接的聚四氟乙烯頂部鏤空瓶蓋142構(gòu)成，該瓶蓋將該兩片 聚四氟乙烯墊片壓緊在所述聚四氟乙烯柱形容器上端面。本實施例的標準散發(fā)樣品采用柱形容器11的尺寸為Φ42πιπι(外徑)X46mm(高)， 聚四氟乙烯墊片141厚度為1mm，阻隔層13厚度為1. 5mm,為選取分析純的甲苯(C7H8)作為 VOC液體12，初始甲苯的充入體積為40ml。
4
本發(fā)明的阻隔層13采用建材薄膜或工程塑料薄膜，且該薄膜預(yù)先經(jīng)過長時間吹 風加熱處理已排除其中所含的V0C。具體過程如圖2所示。將阻隔層13置于玻璃容器21中，通過環(huán)形加熱套22對之 進行加熱，玻璃容器21的一側(cè)通過流量調(diào)節(jié)閥23連接高壓氣瓶24，另一側(cè)連接真空泵25， 由于壓力差，不含VOC的純凈氣體流經(jīng)玻璃容器帶走阻隔層熱解析釋放的V0C。整個過程一 般需要持續(xù)72小時。本發(fā)明的檢測方法如圖3所示，待檢測的環(huán)境艙31中安裝有攪拌風扇32，艙體設(shè) 置有進口 331、出口 332、艙外設(shè)置有氣相色譜儀(GC) 34與出口 332相連通，并設(shè)有溫度采 樣儀351和壓力采樣儀352。艙內(nèi)放有微天平36，將液-膜式有機揮發(fā)物釋放標準散發(fā)樣 品37置于微天平36上。本實施例的檢測方法包括以下步驟1)建立標準散發(fā)樣品中的有機揮發(fā)物液體VOC散發(fā)速率及對環(huán)境艙內(nèi)濃度的影 響的模型voc在柱形容器中透過阻隔層向環(huán)境艙散發(fā)，該過程是一個擴散傳質(zhì)過程，可以 用如下的模型來描述 (1)的分子本應(yīng)為Cs_C(t)，因為C(t) <<CS，所以計算散發(fā)速率時可以忽略掉 C(t)的影響。該模型中，m為散發(fā)速率，單位為kg/(m2 · S) ；M為電子天平稱得的密封裝置 的質(zhì)量，單位為kg ；t為時間，單位為s，穩(wěn)定時散發(fā)速率恒定，M應(yīng)為線性衰減如圖4所示； De SVOC在阻隔層中的擴散系數(shù)，單位為m2/s ；C(t)為環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度，單位為kg/m3 ；Cs 為等直徑管中的VOC濃度，可以認為是飽和蒸汽壓下對應(yīng)的濃度；L為阻隔層的厚度，單位 為m ;Q為通風量，單位為m3/s ；V為環(huán)境艙體積，單位為m3。(1)式顯示散發(fā)速率為常數(shù)。2)測量待檢測環(huán)境艙通風量Q ；3)打開30m3環(huán)境艙的空調(diào)系統(tǒng)和攪拌風扇，將液-膜式有機揮發(fā)物釋放標準散發(fā) 樣品置于待檢測的環(huán)境艙中，并放置于電子天平上，電子天平通過數(shù)據(jù)線連接電腦，可實時 記錄標準散發(fā)樣品的質(zhì)量變化；關(guān)好環(huán)境艙的艙門，讓該標準散發(fā)樣品在環(huán)境艙中自由擴 散；在環(huán)境艙封閉的狀態(tài)下，讓該標準散發(fā)樣品中VOC液體自由散發(fā)，實驗時間不少于24小 時；4)用步驟1)所述模型先根據(jù)天平質(zhì)量變化計算散發(fā)速率，然后計算得到環(huán)境艙 內(nèi)VOC濃度C(t)；用氣相色譜儀(GC)實時采集測量環(huán)境艙出口處的VOC濃度；5)將此測量值與模型的計算結(jié)果對比，以評價環(huán)境艙的綜合性能。如果各時間點 濃度測量值和模型計算值的相對誤差的平均值在15%以內(nèi)，則說明環(huán)境艙的綜合性能達 標。本發(fā)明的原理求解模型中的方程(1)和(2)可求得環(huán)境艙出口處VOC濃度，此為環(huán)境 艙的密閉性、均勻性和壁面吸附性等綜合性能良好、處于理想狀況下的出口濃度；同時，用 氣相色譜儀(GC)實時測量環(huán)境艙的出口濃度，此為環(huán)境艙的密閉性、均勻性和壁面吸附性 處于實際情形下的出口濃度，如果各時間點濃度測量值和模型計算值的相對誤差的平均值 在15%以內(nèi)，則說明環(huán)境艙的綜合性能達標。
權(quán)利要求
一種用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標準散發(fā)樣品，其特征在于，該樣品包括上端敞開的聚四氟乙烯柱形容器、置于容器中的有機揮發(fā)物VOC液體、置于該柱形容器上端面的阻隔層及固定阻隔層的密封裝置。
2.如權(quán)利要求1所述樣品，其特征在于，所述密封裝置由放置在阻隔層上下面的兩片 聚四氟乙烯墊片，套于兩片聚四氟乙烯墊片外，并與柱形容器螺紋連接的聚四氟乙烯頂部 鏤空瓶蓋，該瓶蓋將該兩片聚四氟乙烯墊片壓緊在所述聚四氟乙烯柱形容器上端面。
3.如權(quán)利要求1所述樣品，其特征在于，所述聚四氟乙烯柱形容器外徑為Φ42πιπι，內(nèi)徑 為Φ40πιπι，高為46mm，盛放的有機揮發(fā)物VOC液體占該容器體積的2/3-3/4。
4.如權(quán)利要求1所述樣品，其特征在于，所述有機揮發(fā)物VOC采用苯或甲苯；
5.一種采用如權(quán)利要求1所述標準散發(fā)樣品檢驗環(huán)境艙綜合性能的方法，其特征在 于，包括如下步驟1)建立標準散發(fā)樣品的有機揮發(fā)物液體VOC散發(fā)速率對環(huán)境艙內(nèi)濃度的影響模型n Cs. dMIn = D1,- =--‘L dtA名C{t) = -m(\-e ”該模型中，m為散發(fā)速率，單位為kg/s ；M為電子天平稱得的標準散發(fā)樣品的質(zhì)量，單位 為kg ;t為時間，單位為s ;De為VOC的擴散系數(shù)，單位為m2/s ；L為阻隔層的厚度，單位為m ； Cs為飽和蒸汽壓下VOC的飽和濃度，單位為kg/m3 ；C(t)為環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度，單位為kg/m3 ； A為等柱形容器的截面積，單位為m2 ；Q為環(huán)境艙的通風量，單位為m3/s ；V為環(huán)境艙體積，單 位為m3 ；2)測量待檢測環(huán)境艙通風量Q；3)將標準散發(fā)樣品置于待檢測的環(huán)境艙中，并放置于電子天平上，電子天平通過數(shù)據(jù) 線連接電腦，實時記錄標準散發(fā)樣品的質(zhì)量變化；在環(huán)境艙封閉的狀態(tài)下，讓柱形容器中 VOC液體自由散發(fā)，實驗時間不少于24小時；4)用步驟1)所述模型先根據(jù)電子天平稱得的質(zhì)量變化計算散發(fā)速率，然后計算得到 環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度C(t)；用氣相色譜儀實時采集環(huán)境艙出口處的VOC濃度；5)將上述環(huán)境艙出口處的VOC濃度測量值與模型計算的VOC濃度值對比，通過比較計 算值和測量值的相對誤差，評價出環(huán)境艙的綜合性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標準散發(fā)樣品及其檢測方法，屬于室內(nèi)環(huán)境檢驗領(lǐng)域，該樣品包括上端敞開的聚四氟乙烯柱形容器、置于容器中的有機揮發(fā)物VOC液體、置于該柱形容器上端面的阻隔層及固定阻隔層的密封裝置。該方法包括建立模型測量待檢測環(huán)境艙通風量；將樣品置于待檢測的環(huán)境艙中，并放置于電子天平上，實時記錄標準散發(fā)樣品的質(zhì)量變化；在環(huán)境艙封閉的狀態(tài)下，讓柱形容器中VOC液體散發(fā)，用模型先根據(jù)質(zhì)量變化計算散發(fā)速率，然后計算環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度；再實時采集環(huán)境艙出口處的VOC濃度；將VOC濃度測量值與計算值對比，評價出環(huán)境艙的綜合性能。本發(fā)明的標準散發(fā)樣品及其檢測方法簡便、易于操作，具有較高的精度和可信度。
文檔編號G01N30/02GK101881688SQ20101020256
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者張寅平, 熊建銀, 蔚文娟, 黃少丹 申請人:清華大學