论文部分内容阅读
大气中挥发性有机物(VOCs)被认为是评估室内和室外环境空气质量的重要参数。样品采集是监测环境空气中VOCs浓度水平的重要环节。吸附管采样采用尺寸很小的吸附管,可有效地富集一定大体积空气中低浓度VOCs,具有灵敏度高、检出限低、采样方便、损失率低等优点,已成为环境空气中VOCs的主流采样方法之一。吸附管中的吸附材料是决定采样效率的关键。目前常用有Tenax(聚(2,6-二苯基-1,4-苯醚)和活性炭等吸附材料,这些吸附材料既有自身的优点,也具有一定的局限性。由于VOCs的种类众多、性质差异显著,单一吸附材料无法实现对大气VOCs进行全面采样的目的。因此,有必要进一步考察新型吸附材料对VOCs的采样效率,为大气VOCs的样品采集提供选择和技术支持。本研究选用活性碳纤维(ACF)、多壁碳纳米管(MWCNTs)等碳质材料作为吸附材料,进行了VOCs吸附管的设计,评估了其对不同类型VOCs的吸附解吸效果,并将其在某工业区环境空气VOCs采集中做了初步的应用测试。本研究根据我国生态环境保护部大气环境保护标准(HJ 734-2014)和美国环境保护署(EPA)Method TO-17进行了ACF、MWCNTs、羟基化-MWCNTs(HMWCNTs)、硅胶(SG)单一材料吸附管的设计填装。以Tenax TA吸附管作为对照,通过常温吸附热解吸实验,采用热解吸(TD)预处理结合气相色谱质谱(GC-MS)分析方法评估了不同单一材料吸附管对36种不同类型VOCs的常温吸附解吸效果。单一材料吸附管MWCNTs的整体吸附性能较好,其对芳香烃、卤代芳香烃、含氧VOCs以及莰烯的平均回收率依次为88%±1%、60%±1%、87%±0%、117%±0%,其中对芳香烃的吸附解吸高于Tenax TA管。HMWCNTs和ACF吸附管仅对部分VOCs的吸附性能优于Tenax TA吸附管。基于单一材料吸附管的结果,将Tenax TA、ACF、MWCNTs和HMWCNTs等吸附材料进行组合获得组合材料吸附管Tenax TA-ACF(T-A)、MWCNTs-ACF(M-A)以及HMWCNTs-ACF(H-A)。组合材料吸附管T-A、M-A对芳香烃、卤代烃以及含氧VOCs的整体吸附性能较Tenax TA吸附管有所提高,组合吸附管T-A对芳香烃、卤代烃、含氧VOCs的平均吸附解吸回收率为83%±10%、96%±12%、84%±6%,M-A对这些物质的平均吸附解吸回收率分别为82%±4%、90%±12%、90%±11%。三种组合管对卤代芳香烃整体吸附解吸效果的提高并不明显。对某工业区环境空气中VOCs采样分析表明,自行设计填装的T-A、M-A组合管的采样分析结果优于商品化的Tenax TA采样管的采样分析结果,有被用于实际环境采样的潜力。