工作场所采样技术2

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三种常用固体吸附剂管特性表
固体吸附剂管 活性碳管 硅胶管 适用范围 非极性和弱极性 化合物 极性和弱极性化 合物 优缺点 吸附容量大，水的影响 小 吸附容量较小，水的影 响较大 吸附容量大，水的影响 小
高分子多孔微 中等极性、弱极 球管 性和非极性化合物
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穿透容量 是指当通过固体吸附剂管的空气中待测物量达 到原空气中待测物量的5%时，固体吸附剂所吸附的 待测物量。 影响穿透容量的因素有：待测物的极性、扩散 系数、化学活性，吸附剂性质，采样流量，气温和 湿度等。
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(C1-C0)表示整个扩散带长度L上的浓度变化， 若所用的吸附剂能有效地吸收到达它表面的全部物 质分子，则C0=0。再将公式(2)两边乘以被动式采样 器的采样时间t，就可以得出下式：
DA W C1t L
（3）
式中：W——扩散到吸附剂上的物质总质量，ng。 公式(3)表明：被动式采样器采集被测物质的总质量 与被动式采样器本身的结构、被测物质在空气中的浓度及 其分子扩散系数、采样时间有关。对于某一被测物质以及 机构一定的被动式采样器来说，式中 DA 是一常数，叫做 L 3 被动式采样器的采样速度，单位为cm /s。
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(3)浸渍滤料法 又称浸渍试剂滤料法，是用某种化学试剂浸渍 在滤纸(或滤膜)上，作为采样滤料，在采样过程中， 空气中污染物与滤料上的试剂迅速起化学反应，它 具有物理和化学两种作用，能同时将气态和颗粒物 质一并采集下来。浸渍试剂滤料的采样效率一般都
很高，应用范围也比较广。
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(4)空气采样器
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1）收集器 收集器是待测物的装置。主要有：吸收管、填 充柱、滤料采样夹等。根据待测物的状态、理化特 性等选用适宜的收集器。 2）流量计 流量计是测量气体流量的仪器。 采样器上使用的流量计多采用转子流 量计和数字显示流量计。 转子流量计是由一个上粗下细的 锥形玻璃管和一个转子组成。
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优点 体积小、质量轻（几g～几十g）、结构简单， 不用抽气装置，携带和操作都很方便；适合用做个 体采样和长时间采样，也可作为定点采样和短时间 采样。 缺点 因为它的采样流量与待测物分子的扩散系数成 正比，扩散系数低的待测物因采样流量太小只能进 行长时间采样，不适用于空气中待测物扩散系数小 而且浓度低的情况下作短时间采样。 无泵型采样器有一定的吸附容量，若超过吸附 容量，采样性能将变差，采样器本身不能反映这一 现象。
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4）浸渍固体吸附剂
将化学试剂涂渍在固体吸附剂表面，利用浸渍
的化学试剂与待测物发生化学反应，生成稳定的化
合物被收集下来，在物理吸附的基础上，增加了化
学吸附，这样可以扩大固体吸附剂的使用范围，增 加吸附容量，提高采样效率。 通常，采集酸性化合物时，可浸渍碱性物质； 采集碱性化合物时，则浸渍酸性物质。
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一般滤料不能直接用于空气中气态和蒸气态待 测物的采集，当滤料涂渍某种化学试剂后，待测物 与化学试剂迅速反应，生成稳定的化合物，保留在 滤料上面而被采集下来。为了有利于化学反应，常
常在浸渍液中加入甘油等试剂。因为浸渍滤料的厚
度一般小于1mm，所浸渍的试剂量有限，限制了采
集待测物的量和采样流量。
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使用注意事项 1)采样前后要检查无泵型采样器的包装和扩散膜， 是否有破损，若有破损者应废弃； 2)在高浓度的待测物和干扰物环境中采样时，要 缩短采样时间，防止其收集介质的饱和； 3)应在有一定风速下采样，以防止“饥饿”现象 发生； 4)只能采集气态和蒸气态物质，不能用于气溶胶 的采样； 5)采样前后要将无泵型采样器放在密闭的容器内 运输和保存，以防污染； 6)采样后应检查扩散膜是否有破损或沾污待测物 液滴，若有，则这种样品不能采用，应弃去。
转子流量计
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当气体由玻璃管下端进入时，由于转子下端的 环形孔隙截面积大于上端的孔隙截面积，所以转子 下端的气体流速小于上端的气体流速，下端的压力 大于上端的压力，使转子上升，直到转子上、下两 端的压力差与转子的质量 相等，转子停止不动。气 刻 度 体流量越大，转子升的越 高，根据玻璃管上的刻度 可以读出气体流量。当空 气湿度大时，需要在空气 进口处连接一个干燥管， 否则，转子吸附水分后重 流量 量增加，影响测量结果。
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3）高分子多孔微球
一类合成的多孔性芳香族聚合物，它具有大的表 面积、一定的机械强度、疏水性、耐腐蚀、耐辐射和耐 高温(250～290℃)等性质，是一种较好的吸附剂。分为 非极性、弱极性和中等极性。检测时需要根据样品的性 质，选择适用于采样的高分子多孔微球。 高分子多孔微球在使用前必须经过纯化处理：①先 用乙醚侵泡，振摇15min，滤去乙醚，除去吸附的有机 物；再用甲醇清洗，除去残留的乙醚，然后用水洗净甲 醇，放入磁盘内于102℃干燥25min。②用石油醚在索式 提取器中提取24h，然后在清洁空气中挥去石油醚，再 在60℃活化24h。
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5）用皂膜计校准转子流量计
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3.无泵型采样法
无泵型采样法也叫扩散采样法，采集空气中化学 物质时，不需要抽气动力和流量装置，而是根据费克 ( Fick)扩散定律，利用化学物质分子在空气中的扩 散作用完成采样的。无泵型采样器的结构如图3-7所 示。
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固体吸附剂管根据采样后处理方法不同而分 为溶剂解吸型和热解吸型两类（见图3-6）。
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表3-2所列为两种标准型固体吸附剂管的规格。
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优点 固体吸附剂管体积小，质量轻，携带和操作方 便；适用范围广，有机和无机、极性和非极性化合 物的气体和蒸气都适用；可用于短时间采样和定点 采样，也可用于长时间采样和个体采样。 缺点 对不同的有害物质有不同的穿透容量；硅胶管 容易吸湿，不能在湿度大的工作场所过长时间持续 采样，长时间采样时，应3h左右更换一只，或发现 硅胶变色后立即更换。
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因此，某一被测物质在被动式采样器中被吸收 的总质量与空气中被测物质的浓度及采样时间有关， 浓度大、采样时间长，则采集的物质的量越大，反 之越小。将上式改为：
WL C1 DAt
（4）
由公式(4)可见，只要测定被动式采样器采样 后被测物质的总量，根据采样时间，就可以计算 出空气中被测物质的浓度。
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使用注意事项
1)采集待测物的量：受浸渍滤料所浸渍的试剂
量的限制，注意滤料的吸收容量，及时更换滤料， 防止穿透； 2)采样流量：取决于待测物和试剂间的化学反 应速度，流量设置要合理，考虑环境中物质浓度，
温、湿度影响因素，流量设置不能太小或太大；
3)浸渍滤料法适用于空气中待测物浓度低或采 样时间短的场所。
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使用注意事项
1)防止穿透。采样前需检查固体吸附剂管中的吸附 剂是否装填好；采样时，将进气口朝上垂直放置；使用 正确的采样流量，短时间采样时，流量为100或200 ml/min，一般不能超过500 ml/min；长时间采样时，流 量为20～50 ml/min。在空气中待测物浓度高或有共存物 吸附时，要适当缩短采样时间，或降低采样流量，或采 用大剂量的固体吸附剂管。 2)防止污染。采样前后要密封好固体吸附剂管的两 端，保存在清洁的容器内，不能放在有待测物的容器或 环境中。 3)防止假穿透。溶剂解吸型固体吸附剂管要在稳定 期内测定，既防止假穿透，又避免浓度下降。
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⑤装有流量计的空气采样器，流量计的精度不 得低于2%，刻度要清晰准确，易于读数和调节； ⑥开关、旋钮和安装收集器的装置等应完整、 牢固，使用灵活； ⑦交流电源应为220V、50Hz；直流电源应为 6～9 V，若为充电电池，充电一次，应能在最高流 量和最大阻力下连续运行4～8 h以上； ⑧防爆型空气采样器必须符合防爆的国家标准， 且标示明确； ⑨装有定时装置的空气采样器，定时装置的精 度应小于等于10%。 各采样器的技术参数要求如表3-3所列。
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22Байду номын сангаас
根据费克扩散第一定律，物质分子在空气中沿 着浓度梯度而运动，即由高浓度向低浓度方向扩散， 其质量传递速度与物质的浓度梯度、分子扩散系数 以及扩散带的截面积成正比，与扩散带的长度成反 比，公式表示为：
DA W (C1 C0 ) L
（2）
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式中： W—质量传递速度和分子扩散速度，ng/s； D—分子扩散系数，cm2/s； A—扩散面积，cm2； L—扩散带长度，cm； C1—分子中被测物质浓度，ng/cm3； C0—吸附介质表面被测物质浓度，ng/cm3。
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3）抽气泵 职业卫生检测采样流量范围：几十 mL/min至 几十 L/min。常用抽气泵有：薄膜泵、电磁泵和刮 板泵。供电分为直流和交流两种。
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4）采样器的基本技术性能要求 采样器应符合《作业场所空气采样仪器的技术 规范》(GB/T 17061-1997)要求。 ①在最大流量和4 kPa的阻力下应能稳定运行 4～8h以上，流量保持稳定，变化小于等于5%； ②结构和形状要合理，外壳要坚固，整机的质 量要轻，体积要小，携带方便，操作简单安全，在 易燃易爆场所，必须使用防爆型采样器； ③应能在温度-10～+45℃，相对湿度小于95%的 环境下正常运行； ④气路连接要牢固耐用，不漏气；当封死进气 口，用最大流量抽气时，应无流量显示；