一種測定室內(nèi)空氣中低濃度揮發(fā)性苯系物含量的方法、用于低濃度揮發(fā)性苯系物的凈化材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測定室內(nèi)空氣中低濃度揮發(fā)性苯系物含量的方法、低濃度揮發(fā)性苯系物的凈化材料及凈化方法，屬于揮發(fā)性苯系物測定和凈化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，很多人都愿意花費(fèi)很多的精力和金錢在房屋裝修上，隨之而來的室內(nèi)環(huán)境污染問題也就不可避免了。室內(nèi)裝修中使用的各種涂料、油漆、以及人造板材和粘合劑等都會產(chǎn)生大量的甲醛、苯等揮發(fā)性、有危害的污染物和污染氣體，這些氣體統(tǒng)稱為揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)。大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)具有毒性、刺激性，部分還是致癌物，對人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。目前大家對空氣中甲醛的危害已有較充分的認(rèn)識，但是民眾對于室內(nèi)空氣中苯系揮發(fā)性有機(jī)污染物的關(guān)注仍然較少。
[0003]目前大氣中苯系物的檢測方法包括毛細(xì)管氣相色譜法、紅外吸收光譜法、氣體檢測管法、甲醛一硫酸分光光度法等，氣相色譜法由于具有檢測靈敏度高、定量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，成為目前揮發(fā)性苯系物的主要檢測方法。大氣中苯系物的采樣技術(shù)則容器捕集法、吸附劑采樣法和固相微萃取法等。吸附劑采樣由于設(shè)備簡單、操作簡便、樣品保存時間長，成為目前最廣泛的采樣方法。采樣后，通過溶劑解吸或熱解吸，將苯系物從固體吸附劑上轉(zhuǎn)移至氣相色譜，進(jìn)行測定。目前溶劑解吸法一般選溶劑，而CS 2含的雜質(zhì)往往產(chǎn)生本底干擾，使用前需進(jìn)行提純，操作繁瑣費(fèi)時，且CS2對人體和環(huán)境均產(chǎn)生不良影響。與溶劑解吸法相比，熱解吸法具有較高靈敏度，可以避免溶劑對分析樣品的干擾。本發(fā)明采樣所用的固體吸附劑為Tenax TA，通過熱解析，將苯系物從固體吸附劑上轉(zhuǎn)移至氣相色譜-質(zhì)譜儀中進(jìn)行測定。此法靈敏度高、定量準(zhǔn)確、高效環(huán)保、方便快捷。
[0004]常用的苯系物的控制技術(shù)包括冷凝、吸收、吸附、催化燃燒，膜分離等，其中吸附技術(shù)對于治理揮發(fā)性有機(jī)氣體具有高效性和經(jīng)濟(jì)性，因此被廣泛應(yīng)用于揮發(fā)性苯系物的治理或回收。目前，用于揮發(fā)性苯系物吸附治理研宄的吸附劑主要是活性炭等碳質(zhì)吸附劑；但由于其吸附不具備特異性，導(dǎo)致其對復(fù)雜污染環(huán)境中低濃度揮發(fā)性苯系物的吸附效果不穩(wěn)定，并且被吸附的有機(jī)物易因環(huán)境因素改變而再次釋放，如遇高溫、高濕等環(huán)境因素。近年來，高分子聚合吸附劑-吸附樹脂在有機(jī)廢水治理中顯示出了比活性炭更優(yōu)良的吸附性能，逐步成為替代性的吸附材料。與活性炭相比，吸附樹脂具有物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、表面基團(tuán)和孔結(jié)構(gòu)可調(diào)、容易脫附等特點(diǎn)，但是采用吸附樹脂來治理揮發(fā)性有機(jī)氣體的研宄報道非常少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明需要解決的問題針對測定室內(nèi)空氣中揮發(fā)性苯系物時，采用溶劑解析法操作繁瑣費(fèi)時，對低濃度污染物檢測不靈敏，且CSJi人體和環(huán)境均產(chǎn)生不良影響等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種測定室內(nèi)空氣中低濃度揮發(fā)性苯系物定量準(zhǔn)確、高效環(huán)保、方便快捷的方法。并針對去除空氣中揮發(fā)性苯系物存在的活性炭強(qiáng)吸濕、易飽和，吸附的有機(jī)物易解吸等缺點(diǎn)，發(fā)明了一種利用大孔吸附樹脂去除空氣中低濃度揮發(fā)性苯系物的空氣凈化材料的制備方法、使用方法。采用本發(fā)明的技術(shù)方案能夠高效、持久、經(jīng)濟(jì)地去除空氣中不同濃度范圍的揮發(fā)性有機(jī)物。
[0006]技術(shù)方案
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明的測定室內(nèi)空氣中低濃度揮發(fā)性苯系物含量的方法，包括以下步驟:
1)采用熱脫附采樣管采樣；
2)采樣完畢，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS分析，對室內(nèi)不同濃度揮發(fā)性苯系物進(jìn)行定量，
所述的揮發(fā)性苯系物為苯、甲苯、二甲苯、乙苯以及苯乙烯的一種或幾種，揮發(fā)性苯系物濃度范圍為45 μ g/m3_3 mg/m3。
[0008]所述的二甲苯為鄰二甲苯、間二甲苯或?qū)Χ妆街械囊环N或幾種。
[0009]所述的步驟I)中使用熱脫附采樣管Tenax TA進(jìn)行采樣，采樣方式為空氣采集泵主動采樣。
[0010]所述的步驟2)中樣品經(jīng)采樣管采集后，使用熱脫附方法進(jìn)行解吸，解吸后采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS進(jìn)行定量分析。
[0011]優(yōu)選地，所述的步驟2)中GC-MS進(jìn)行定量分析時，GC-MS分析中熱脫附條件如下:不分流進(jìn)樣；30°C保持2min，以120°C /min的速率升至260°C，保持2min ;傳輸線溫度280°C。冷進(jìn)樣系統(tǒng)CIS條件:采用溶劑排空模式進(jìn)樣，從-40°C以12°C /S的速率升至300°C，保持15min。GC-MS條件:柱溫從30°C (保持5min)以40°C /min的速率升至2800C (保持2min);載氣為氦氣，流速1.0mL/min ；GC與MS傳輸線溫度為280°C ；電子轟擊離子源(EI)，離子源溫度280°C，電離能70eV ;質(zhì)譜儀采用選擇離子監(jiān)測模式(SM)采集數(shù)據(jù)，選擇監(jiān)測離子(m/z):77和78 (苯)，91和92 (甲苯)，91、92、105和106 (鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯)，91、92、105和106 (乙苯)，105和106 (苯乙烯)。
[0012]本發(fā)明的低濃度揮發(fā)性苯系物的凈化材料，所述的凈化材料為SD300大孔吸附樹月旨，所述的大孔吸附樹脂性能如下:比表面積1194 m3/g，孔容0.81 cm3/g，孔徑2.956 nm，所述的大孔吸附樹脂在用于凈化之前經(jīng)過下列處理:先水洗，然后氫氧化鈉水溶液清洗以及鹽酸水溶液清洗后烘干。
[0013]所述的大孔吸附樹脂清洗過程中使用的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為2%_8%，鹽酸溶液的摩爾濃度為0.1M-1M，烘干溫度為40-60°C。
[0014]優(yōu)選地，所述的大孔吸附樹脂處理方法如下:將大孔吸附樹脂加入到燒杯中，加入去離子水，使用電動攪拌器攪動樹脂，清洗樹脂，直到洗出液不再渾濁；用1~3倍樹脂體積的2%-8%氫氧化鈉溶液加入到燒杯中，使用電動攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌時間約I小時左右，攪拌結(jié)束后，棄去氫氧化鈉溶液，加入去離子水至燒杯中，多次攪拌清洗，直至上清液的pH為10左右；用1~3倍樹脂體積的0.1M-1M鹽酸溶液加入到燒杯，電動攪拌器攪拌清洗I小時左右，棄去鹽酸溶液，加入去離子水，然后浸泡4~8小時，用水清洗至pH近中性。樹脂經(jīng)過以上處理后，40-60 °C下烘干。
[0015]本發(fā)明的用于填充上述凈化材料的濾芯，其特征在于，所述的濾芯為長方體，內(nèi)部有蜂窩狀的格網(wǎng)，上下兩面為80目孔徑分布的紗布。
[0016]本發(fā)明的使用上述凈化材料和上述濾芯凈化低濃度揮發(fā)性苯系物的方法，其特征在于，包括如下步驟:
1)將清洗烘干后的大孔吸附樹脂填充在濾芯的格網(wǎng)中；
2)將濾芯放置于空氣凈化器中，即可用于凈化低濃度揮發(fā)性苯系物。
[0017]有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
I)本發(fā)明所采用的揮發(fā)性苯系物的檢測方法為熱脫附采樣管采樣聯(lián)合氣相色譜-質(zhì)譜儀(即GC-MS)，不同于溶劑解析法操作繁瑣費(fèi)時，且對人體和環(huán)境均產(chǎn)生不良影響，本發(fā)明所采用的方法靈敏度高、適用范圍濃度范圍廣、定量準(zhǔn)確。
[0018]2)大孔吸附樹脂先后經(jīng)過水洗、堿洗以及酸洗，以去除雜質(zhì)并置換出除鈉和氯以外其他的陰陽離子，提高樹脂的吸附能力。使用大孔吸附樹脂吸附法來凈化空氣中的揮發(fā)性苯系物，樹脂預(yù)處理方法簡單，處理后的樹脂具有凈化效率高、使用壽命長、可重復(fù)使用、受環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]3)本發(fā)明得到的凈化材料能夠高效、持久地吸附揮發(fā)性苯系物，且環(huán)境因素如溫度的改變不會導(dǎo)致已吸附的苯系物解吸，也無其他副產(chǎn)物，該空氣凈化材料的生產(chǎn)方法簡單、可行度高。
[0020]4)本發(fā)明設(shè)計了一種濾芯，該濾芯既可以透風(fēng)也起到固定樹脂的作用。該濾芯可以置于空氣凈化器中使用。
【附圖說明】
[0021]圖1為實(shí)施例1中GC-MS的濃度-響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性相關(guān)系數(shù)(R)的平方值； 圖2為實(shí)施例1中大孔吸附樹脂去除空氣中揮發(fā)性苯系物(初始總濃度為3 mg/m3)的凈化效果圖。
[0022]圖3為實(shí)施例6中濾芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體的實(shí)施例和附圖進(jìn)一步介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024]下列實(shí)施例中所用的大孔吸附樹脂為SD300大孔吸附樹脂，購自寧波爭光樹脂有限公司。
[0025]實(shí)施例1測定室內(nèi)空氣中低濃度揮發(fā)性苯系物含量
本發(fā)明采用熱脫附采樣管采樣聯(lián)合氣相色譜-質(zhì)譜儀(即GC-MS)對室內(nèi)不同濃度揮發(fā)性苯系物進(jìn)行定量，包括室內(nèi)揮發(fā)性苯系物暴露、熱脫附采樣管采樣和GC-MS分析。揮發(fā)性苯系物暴露在密閉房間內(nèi)進(jìn)行，面積為18 m2，高度為2.75 m?
[0026]具體步驟如下:
Cl)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)環(huán)境艙的門窗，打開電磁爐預(yù)熱，分別配置45、90、175、450、900、1750、3000 μ g/m3濃度的苯系物溶液，將特定濃度的苯系物溶液置于500 mL燒杯中，借助電磁爐加熱，使其揮發(fā)完全，吊扇攪拌使氣體分布均勻；分布均勻后，關(guān)閉風(fēng)扇，記錄房間溫度和濕度。
[0027](2)0時刻，將熱脫附采樣管Tenax TA采樣管連接到大氣采樣泵上，采2 min (大約IL氣體)，做三組平行實(shí)驗(yàn)，為室內(nèi)苯系物初始濃度。
[0028](3)此步分兩次實(shí)驗(yàn):第一次房間密閉2 h后，同步驟2，連接Tenax TA采樣管采氣2 min，做三次平行實(shí)驗(yàn)，測得房間內(nèi)苯系物自然衰減程度；第二次同步驟2暴露采樣后打開空氣凈化器，凈化2 h，凈化完畢，關(guān)閉凈化器。連接Tenax TA采樣管采氣2 min，做三次平行實(shí)驗(yàn)，測得凈化器處理效果。
[0029](4)采樣完畢，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析，獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線和凈化器凈化效果數(shù)據(jù)。
[0030]熱脫附采樣管Tenax TA采樣，GC-MS法檢測苯系物的標(biāo)準(zhǔn)曲線見附圖1，可見該方法對于苯系物的檢測較為可靠，相較于溶劑解析法具有簡單方便不使用有毒溶劑的優(yōu)點(diǎn)。附圖2為，在3mg/m3的暴露濃度下，使用空氣凈化器(采用了實(shí)施例2制備的樹脂的，并按實(shí)施例6的方法填充于濾芯中)，分別凈化了 Ih和2h，對苯系物的凈化效率圖?？梢娫摲椒ㄖ苽涞臉渲軌蝻@著的去除室內(nèi)空氣的揮發(fā)性苯系物，經(jīng)過2 h凈化后，對于苯去除率為75%，對于乙苯去除率約為100%。此外，采用購買的市售椰殼活性炭做了對比試驗(yàn)，椰殼活性炭在同樣的條件下，2 h對苯系物去除效率，僅為12%。
[0031]GC-MS分析中熱脫附條件:不分流進(jìn)樣；30°C保持2min，以120°C /min的速率升至260°C，保持2min ;傳輸線溫度280°C。冷進(jìn)樣系統(tǒng)CIS條件:采用溶劑排空模式進(jìn)樣，從-40 °C以12°C /S的速率升至300 °C，保持15min。GC-MS條件:柱溫從30 °C (保持5min)以40°C /min的速率升至280°C (保持2min);載氣為氦氣，流速1.0mL/min ；GC與MS傳輸線溫度為280°C ；電子轟擊離子源(EI)，離子源溫度280°C，電離能70eV ;質(zhì)譜儀采用選擇離子監(jiān)測模式(SIM)采集數(shù)據(jù)，選擇監(jiān)測離子(m/