33 采集方法.docx

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33采集方法

3.3采集方法

1.采集空气样品的重要性

空气中有害物质的存在形式，浓度及其分布受着工艺、气象条件等因素的影响而经常发生变化。

因此要正确地反映生产场所污染程度、范围、动态变化情况，除选择合适的分析方法外．还必须掌握采样的基本原则和各种采样方法。

正确地采集空气样品是测定空气中有害物质的第一步，它直接关系到测定结果的可靠性，否则任何灵敏、精密、准确的分析方法所测定的结果也不能反映真实情况。

2.空气样品采集技术概况

作业环境空气中有害物质存在形式复杂，各种物质理化性质不同，使得采样方法复杂。

常用的采样方法有集气法和富集法。

集气法即用一容器直接收集空气样品，又称直接采样；富集法是通过各种收集器，从样品中，将有害物质吸收，吸附或阻留下来，使有害物质在收集器中浓缩。

根据浓缩原理不同，又可分为溶液吸收法、颗粒吸附法、滤料阻留法、低温浓缩法、扩散吸附法。

3.直接采样法（集气法）

直接采样的方法有真空采样法、充气采样法、注射器采样法。

直接采样常用的仪器有；真空采气瓶，一般容量为500-1000mL，采气管、医用100mL注射器；塑料袋或球胆。

（1）真空采样法

采样前用真空泵将采气瓶中的空气抽出，使瓶中绝对压力小于2kPa。

关闭活塞，带至采样地点。

采样时将活塞慢慢打开，被测空气吸入瓶内，关好活塞带回实验室。

抽真空时瓶子应放在布袋中，以防炸裂。

采气瓶的活塞需涂以耐真空油脂，以免漏气。

用真空瓶采样时，先记录瓶内的绝对压力（Pa），根据分压定律被采集的空气分压力为P-Pa，然后换算成标准状况下体积。

由于瓶剩余气体对样品气体具有稀释作用，所以测得的浓度需要校正，才能够得到原样品的浓度。

修正系数：

（2）充气采样法

塑料袋或球胆采气时用充气法。

即用大注射器、手抽气筒或压气球（如血压计用的压气球）将待测空气注入塑料袋或球胆中。

采样前应用现场空气清洗塑料袋或球胆3-4次。

（3）注射器采样法

主要用于气相色谱法分析的样品采集，多用于有机蒸汽的分析。

在运输和运输中，应使注射器的活塞向上放置，使得注射器内的样品处于正压状态。

4.采样注意事项

（一）注意容器器壁的吸附作用。

（二）注意有害物质与采样器器壁是否发生化学反应。

（三）使用塑料袋或球胆时，渗透作用是误差的主要来源之一。

（四）检查采样容器是否漏气。

直接采样虽然理想，但受客观条件的限制，有些物质毒性较大，现场浓度较低，目前分析方法还不能满足直接采样时，就必须用富集采样。

5.浓缩采样法（富集法）

富集采样是通过各种收集器，从大量空气样品中，将有害物质吸收、吸附或阻留下来，使原来在空气中浓度很低的物质得到浓缩。

富集采样测定结果是采样时间内有害物质的平均浓度。

根据浓缩方法的原理不同，又可分为溶液吸收法、颗粒吸附法、滤料阻留法、低温浓缩法、扩散吸附法、渗透吸附法等。

（一）溶液吸收法

原理：

是当空气通过吸收液时，在气泡和液体的界面上有害物质的分子由于溶解作用或化学反应很快地进入吸收液中，与此同时气泡中间的气体分子因本身运动速度极大，又迅速地扩散到气液界面上，从而很快地完成了吸收过程。

常用的吸收液有水、水溶液、有机溶剂等。

选择吸收液的注意事项（P66-67）

（5）在选择有机溶剂作吸收液时，尽量选择沸点较高，挥发性小的有机溶剂，以减少吸收液的明显损失。

常见的吸收管：

气泡吸收管，多孔玻板吸收管，冲击式吸收管。

冲击式吸收管适用于气溶胶和烟状物质，一般不用于吸收气体。

（二）填充柱采样法（颗粒吸附法）

吸附作用：

物理吸附（分子间的吸引力）

化学吸附（分子间亲和力—分子间键的极性作用，原子价力）

理想的颗粒吸附剂应具有的特点：

（1）良好的机械强度

（2）稳定的理化性能

（3）较强的吸附能力

（4）也应具有容易解吸的性能

解吸方法：

热解吸法和溶剂解吸法两类。

热解吸法是将颗粒状采样管绽在解吸炉上加热至一定温度，并远入化学情性气体加氮气，将有毒物质吹到一定体积的容器中待分析或直接通入分析仪器中测定有害物质含量。

溶剂解吸即用一定量溶剂如二硫化碳、丙酮、甲醇等浸泡采样后的固体吸附剂，上层提取液待分析用。

对于捕集到活性炭上的有机溶剂蒸气多用二硫化碳解吸，气相色谱分析。

选择解吸溶剂的原则是：

对待测组分解吸效率高，并且不干扰待测组分的测定。

常用的颗粒吸附剂有硅胶、活性炭、素陶瓷和高分子微球等，这些物质比表面积大。

各种吸附剂由于比表面和极性不同，它们的吸附力、吸附量以及所吸附物质的种类也不同。

（1）硅胶硅胶是脱水的硅酸凝胶。

按其化学性质来说，硅胶是水化程度不同的二氧化硅Sio2·nH20。

水以羟基形式参与硅胶结构，羟基与表面上的硅原子成化学结合。

因此硅胶是一种极性吸附剂，对极性物质有着强烈的吸附作用。

解吸方法有三种：

（P69）

（2）活性炭烧制活性炭的原料有椰子壳、杏核、动物骨头等，不同原料烧制的活性炭在性能上有一些差异。

活性炭属于非极性吸附剂，吸附非极性和弱极性的有机气体和蒸气，吸附量大，吸附力强。

活性炭吸附水很少，而且吸附了少量水也不太影响它的吸附能力。

因此，活性炭适合于采集有机气体和蒸气混合物。

活性炭对沸点低于0℃以下的物质如氢、氮、氧、一氧化碳、氯化氢、硫化氢、甲烷、乙烯、甲醛吸附效率低，在常温下不能直接用活性炭定量采样．

（3）素陶瓷将绝缘素陶瓷管洗净，辗碎、过筛、用酸、碱除去杂质。

在110--120℃烘干即可使用。

素陶瓷并非多孔物质，它的吸附作用属于物理吸附时，其吸附容量决定于表面粗糙程度，素陶瓷的吸附能力弱，故采样后的解吸比较容易．

（4）高分子微球是一种多孔性芳香族聚合物，大多数由二乙烯基苯同其它烯烃等共聚而成；它具有大的表面积，一定的机械强度、耐腐蚀、耐辐射和耐高温（250--290℃）等性能，是一种较好的吸附剂。

高分子多孔微球主要用于采集有机蒸气，特别是分子较大、沸点较高，又有一定挥发性的有机化台物，例如多氯联苯、有机磷、有机氯、有机氮农药、多环芳烃等。

（三）纤维状滤料采样法（滤料阻留法）

滤料分为纤维状滤料和筛孔状滤料。

原理（P70）

滤料阻留法适用于采集尘状有害物质，其阻留效率较高，阻留机理比较复杂。

一般认为阻留机理主要是惯性冲击作用，扩散作用，拦截作用和静电作用。

惯性冲击作用当空气流碰到障碍物，流线转弯时，气流中的被子仍有保持原直线运动的趋向，使粒子从流线中分出来，并粘在纤维滤料上。

扩散作用扩散作用是小微粒被阻留的主要机理。

小微粒受布朗运动产生的位移与时间的平方根成正比，因此在较低的流速下，在滤膜附近逗留时间较长有利于扩散作用。

常用的纤维状滤料有慢速定量滤纸、玻璃纤维滤纸、过氯乙烯滤膜、脱脂棉。

（P70）

（四）筛孔状滤料采样法（滤料阻留法）

与纤维状滤料的采样机理相似，但筛孔孔径较均匀。

筛孔滤料有微孔滤膜、核孔滤膜、银膜、聚胺脂泡沫塑料等。

（五）冷阱浓缩法（低温冷凝法）

w主要用于辅助填充柱采样法

w原理：

当大气中某些沸点比较低的气态污染物质，通过低温填充柱时，因冷凝而凝结在采样管底部，从而达到富集的目的。

w特点：

效果好，采样量大，利于组分稳定，但空气中的水蒸气、二氧化碳、氧会干扰测定。

w低沸点的气态物质常温下用固体吸附剂采样效率不高。

将采样管内装入吸附剂，放在致冷剂中冷却后，采样效果好。

根据有害物质的那点选择不同温度的致冷剂。

常用的致冷剂有P72表3-3液态空气（一181℃）

（六）静电沉降法P72电场作用

气溶胶

是由固体颗粒、液体颗粒或固体及液体颗粒悬浮于空气介质中的一种悬胶体，其降落速度极小。

由固体颗粒形成的称“固体气溶胶”，由液体颗粒形成的称液体气溶胶。