一种检测气体中邻苯二甲酸酯含量的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测设备及检测方法，尤其是一种检测气体中邻苯二甲酸酯含量 的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 邻苯二甲酸酯(Phthalate Esters，简称PAEs)，又称酞酸酯，具有芳香气味，通常 为无色透明的油状粘稠液体，难溶于水，易溶于甲醇、乙醚等有机溶剂，沸点较高，常温下不 易挥发。邻苯二甲酸酯是目前使用量最大的增塑剂，在增塑过程中，邻苯二甲酸酯与聚烯烃 类塑料分子之间主要通过氢键与范德华力的物理融合而非化学结合，因而彼此保留着独立 的化学性质，随着时间的推移，当塑料制品接触到油脂等有机溶剂或受热后极易溶出和挥 发，从而进入周围空气中。此外，邻苯二甲酸酯是一类亲脂性的有机污染物，其性质与侧链 的长短有关。随着侧链长度的增加，邻苯二甲酸酯的沸点升高，正辛醇/水分配系数(Kow)减 小，饱和蒸汽压降低，分子量较大的邻苯二甲酸酯具有较强的吸附亲和力，易被吸附于颗粒 物和材料表面。邻苯二甲酸酯具有致癌、致畸、致突变作用，具有抗雄激素效应，对雄性啮齿 动物具有较强的生殖毒性，可造成宫内暴露的雄性子代生殖器畸形，主要表现为前列腺畸 形、尿道下裂、隐睾等，亦可在极低的浓度下干扰人和动物的内分泌系统，致使生殖机能失 常。
[0003] 从20世纪30年代开始，邻苯二甲酸酯常用作塑料特别是聚氯乙烯(PVC)的增塑剂， 添加到聚合物中以增强材料的柔韧性和拉伸性。邻苯二甲酸酯是生产和消费量最大的增塑 剂，占增塑剂总产量的88%，世界上每年有几百万吨的邻苯二甲酸酯被添加于聚乙烯地板、 壁纸、玩具、食品包装材料、医用血袋和胶管、清洁剂、个人护理用品等，如指甲油、头发喷雾 剂、洗发液和沐浴液等数百种产品中。邻苯二甲酸酯在塑料制品中的含量一般在10~60% 范围内。由于邻苯二甲酸酯使用广泛，在水、土壤、空气、食品及人体中也经常被测出，这意 味着它已成为普遍的环境污染物。由于邻苯二甲酸酯对人体健康的影响和生态环境的破 坏，调查和分析各种介质中邻苯二甲酸酯浓度就显得尤为重要。目前国内外对空气中邻苯 二甲酸酯类的采样主要涉及气相的采集，并未将气相和颗粒相PAEs全部富集，导致对室内 邻苯二甲酸酯污染水平的低估。气体中邻苯二甲酸酯含量的检测方法的建立和装置的研发 使得我们能够对其进行检测，可以精确地测定空气中邻苯二甲酸酯的浓度水平，为研究污 染物的来源以及迀移转化规律奠定了基础。
[0004] 液体中PAEs浓度的检测主要采用离子液体分散液-液微萃取法进行富集，再采用 顶空-气相色谱-质谱连用法检测富集液中的PAEs。固体中PAEs浓度的检测方法一般是将固 体样品处理成小颗粒后放入己烷与丙酮的混合液中进行微波萃取，萃取后的溶液再进行 GC-MS分析。常用的气体中PAEs浓度的检测方法主要有以下几种:微孔滤膜法常用于大气环 境或大空间内颗粒物的采集，并不适用于浓度较低，采样时间较长的室内空气样品；溶剂吸 收法常用于采集空气中的气态或蒸气态物质，也可采集部分与其共存的气溶胶;活性炭管 法适用于小范围内空气调查采样。预处理环节常采用索式萃取或超声萃取方式，萃取溶剂 主要有甲醇、二氯甲烷/丙酮（1:1，V:V)和二氯甲烷，分析方法一般为毛细管柱进行色谱分 析。
[0005] 现有的检测设备对气体中气相与固相邻苯二甲酸酯的富集率不高，导致采样效率 较低，易产生误差，影响检测结果。利用有机溶剂浸泡微孔滤膜收集固相邻苯二甲酸酯时， 有机溶剂挥发使采样效率降低，该方法常用于大气环境或较大空间内气体中固态邻苯二甲 酸酯的采集，并不适用于邻苯二甲酸酯浓度较低，采样时间较长的室内空气样品。利用溶剂 富集气相邻苯二甲酸酯时，溶剂一般为有机溶剂，具有较大的挥发性，易产生精度差、采样 率低的问题，数据表明，以lL/min的流量采样lh，采样效率约为50%-60%，检测限为 1.32ug/m 3。利用活性炭收集以及离心分离时，由于小颗粒活性炭损失等原因，容易造成邻 苯二甲酸酯的损失，采样速率为lL/min，采样时间约为3d，采样时间较长，样品回收率不高。
[0006] 另外气体中邻苯二甲酸酯含量的检测方法常使用外加流量采样器收集气固两相 样品，但同一设备针对不同的检测环境不能进行特定的定性定量检测，导致样品的检测不 具有普遍性，需不断更换不同型号的采样器，因此采样器等采样设备过多，采样过程过于繁 琐，采样效率低，操作步骤繁琐，费时费力检测效果不好，测试成本高，此外，进出样的流速、 流量、压力不恒定，易受温度、湿度、风向等外界环境影响，检测结果重现性差，灵敏度不高， 采样范围受局限。
[0007] 现有检测设备一般利用有机溶剂富集邻苯二甲酸酯，在样品前处理过程中会消耗 大量有机溶剂，有机溶剂挥发且毒性较大，造成溶剂浪费，同时也对环境造成污染。
[0008] 利用管道进气或利用气体采样盒等收集样品时，设备为塑料制品，可能含有邻苯 二甲酸酯类增塑剂，样品收集过程会带入新的污染物，成为污染源，造成样品的二次污染， 影响检测数据的准确性。
【发明内容】
[0009] 本发明旨在解决上述问题，提供了一种气体中邻苯二甲酸酯含量的检测装置及方 法，它一方面吸附率可达95%以上，准确性高，可使检测浓度在最大程度上接近真实浓度， 一方面可适应不同的检测环境，可使进样气体流速、流量保持稳定，设备结构简单，易于安 装操作，检测成本低，清洗时间短，实用性和通用性较强，再一方面不易引入外源污染物，也 不会污染样品，采用树脂吸收气相PAEs，不必消耗大量的有机溶剂，更加环保，性价比更高， 其采用的技术方案如下：
[0010] -种检测气体中邻苯二甲酸酯含量的装置，其特征在于，包括:真空栗、抽气管、缓 冲罐、颗粒过滤装置和吸附塔，所述吸附塔至少为一个，为多个时则由上至下依次可拆卸连 接;所述颗粒过滤装置底部与位于最上方的吸附塔的顶部可拆卸连接，位于最下方的吸附 塔的底部与缓冲罐相连接，所述真空栗通过抽气管与缓冲罐相连接，所述颗粒过滤装置中 横置有第一多孔隔板，所述第一多孔隔板上平铺有活化后的玻璃纤维滤膜，每个吸附塔中 均横置有第二多孔隔板，所述第二多孔隔板上设置有不锈钢网，所述不锈钢网上承载有吸 附树脂。
[0011] 在上述技术方案基础上，还包括流量计和出气管，所述流量计通过出气管与真空 栗相连接。
[0012] 在上述技术方案基础上，所述颗粒过滤装置及吸附塔均由金属材料制成。
[0013] 在上述技术方案基础上，所述吸附塔共三个，上下吸附塔之间通过丝扣连接。
[0014] -种利用上述装置检测气体中邻苯二甲酸酯含量的方法，其特征在于，包括如下 步骤：
[0015] a)样品采集与保存:将预先称取了质量的玻璃纤维滤膜放入颗粒过滤装置中，将 预先称取了质量的纯化后的吸附树脂放入吸附塔中，打开真空栗，以预设的采样流量、采样 时间、采样高度进行采样，采样的同时记录温度、湿度、流量等参数，采样结束后，立刻用铝 箱将玻璃纤维滤膜和吸附树脂进行密封，带回实验室处理，若来不及处理则存入_4°C冰箱 中，存放时间不超过7天；
[0016] b)样品预处理:采用超声振荡提取法提取玻璃纤维滤膜