使用活性炭采样有机蒸汽

使用活性炭采样有机蒸汽，主要用于测量在空气中的各种有机蒸汽中的有害物质，这对于工作环境的管理和改善具有重要的作用。我们可以直接通过多种类型的气体传感器或指示器测量高浓度的有机蒸气。然而，在很多情况下，低浓度的有机蒸气(0〜几十ppm)超出检测范围或难以精确测量。因此，在工作环境测量中，采用活性炭制成的采样管通过抽吸泵单元的浓缩方法对测量对象蒸气进行采样。也就是说，浓缩取样一段给定的时间后，测量对象成分被活性炭吸附的有机溶剂(例如二硫化碳，乙腈，甲醇等)。然后，通过气相色谱仪测量液体样品。上述方法被称为固体物质收集方法，根据评估标准确定在25℃时对空气浓度进行测量。

　　但是，这个方法也有缺陷。特别是，根据有机蒸气的种类和环境的不同，活性炭对目标成分的提取速度变慢，这种现象使测定精度变得极差。特别是在低浓度蒸汽和活性炭的小收集量的情况下效果明显，并且出于该现象的原因预期有两个主要因素。首先，活性炭管的收集能力因各种有机蒸汽而异。另外，以往的活性炭的细孔展开的尺寸分布狭窄(以往的活性炭在材料科学中被称为典型的“微多孔碳材料”)，难以实现测定对象成分的充分高的吸附解吸速度。

　　一些先前的资料讲述活性炭的关于提取率测量的电流产品报告的例子，它们指出了几种类型的有机蒸汽(芳族化合物，醇，酮，溶纤剂和乙酸酯)，其显示出低的与其他化合物比较。即使在0.5E以上的高浓度区域，6种有机蒸气(甲苯，1-丁醇，丙酮，乙二醇单乙醚(EGEE)，乙酸丁酯和环己酮)的提取率也低于96%浓度(表1))。

　　此外，对于几乎现有的产品，低于0.5E的低浓度区域的提取率仍不明确。考虑到工作环境中低浓度和超低浓度有机蒸气的控制，这种情况是有问题的。下部区域的提取率信息对于采样管产品的使用也是必要的和有益的。针对这个问题，我们将测量低浓度区域内每个采样管产品的提取率，并在未来的日子里计算出它们的细节。特别是使用现有的7种活性炭管产品，我们将详细测量低浓度<0.5E的芳香族化合物，醇类，酮类，纤维素类和乙酸酯类化合物的萃取率。

　　我们研究的一些测量实例描述如下。各活性炭样品的提取率的测定参照工作环境测定的相平衡法进行。实验中的测量对象组分是甲苯，1-丁醇，乙酸丁酯和环己酮。

　　按照表2中所示的条件制备相应于0.025E，0.05E，0.5E和1.0E(在25℃的收集空气含量5L)的测试液体溶液。在每个测量中，使用从取样管产品中取出的一定量(约100mg)的活性炭样品。将约1ml的测试液体溶液加入到小瓶容器中的每个活性炭样品中。一小时后，使用微量注射器通过气相色谱仪测量液体样品。我们使用装备有FID(氢火焰离子化检测器)检测器的气相色谱仪和数据处理器来测量提取率。每次测量使用氦气(> 99.995%)作为载气，并且通过气相色谱系统从数据的峰面积计算每个样品的提取率(表3)。结果在表3显示了上述由于目标有机蒸气浓度的变化而引起的萃取率的倾斜。

　　表2：用于测量活性炭管产品的提取率的测试液体溶液的制备条件。E是表1中所示的有机蒸气的对照浓度。

　　表3：随着对象有机蒸气浓度变化的活性炭管产品的萃取率测量数据(N≒3)。E是表1中所示的有机蒸气的对照浓度。

　　预计活性炭中目标成分的提取率受到萃取溶剂类型和气相色谱仪器测量技术的影响。另外，材料科学中称为介孔材料的多孔碳材料具有较大的孔径分布和发展，对于改善上述现有活性炭提取率的现象似乎具有良好的效果。