一种材料释放有机物的原位采集装置及快速检测方法

本发明属于室内家具、建材等材料释放有机污染物的检测领域，具体涉及一种材料释放有机物的原位采集装置及快速检测方法。

背景技术：

1、随着科技进步与社会发展，大量新型家具建材及生活用品涌入室内，在方便人们生活的同时也引起了严重的污染问题。以甲醛、苯系物为代表的挥发性有机物，广泛存在于胶合板、纤维板等合成材料中，可引起人体呼吸系统和神经系统损伤，甚至引发癌症；以邻苯二甲酸酯类塑化剂为代表的半挥发性有机污染物，大量存在于塑料、皮革等材料中，可引起人体内分泌紊乱。控制这些挥发性及半挥发性有机物的释放，是营造健康室内环境的前提。除了从源头上限制有害物质的使用，对于终端产品(家具建材等)中污染物释放的检测，也是保障的人体健康重要环节。

2、现行的国家标准方法中，家具释放挥发性有机物的测试一般在气候舱内进行，小的舱容在几升到几立方米之间；大的舱容在十立方米以上。国标gb/t 31107-2014规定了检测用气候舱的技术条件：气候舱内壁和管道材料应采用具有低散发、低吸附挥发性有机化合物的材料制造，且该材料与挥发性机化合物不反应、易于清洗。具体测试流程如下：选择代表性的材料放在温度、湿度、气流和压力均控制在给定值的气候舱内，从材料中释放出来的挥发性有机物与气候舱内的空气充分混合，气体从气候舱里连续抽取并进行测定，计算得到家具材料的释放挥发性有机物的速率。对于半挥发性有机物，现有国家标准只是对一些材料中的含量进行了限定，并没有给出其释放速率的检测方法；科学研究中则采用类似测定挥发性有机物释放的方法，利用小型气候舱探究半挥发性有机物的释放参数。

3、综上，现有关于有机物释放的测试标准及实验室技术大多是从整体物品中选取一定代表性的材料，在严格控制温度、湿度等环境参数的气候舱内，经过较长时间的测试完成。这些方法在实验室工况下得到了较为精确的释放参数，但较难在实际室内环境中开展。首先，室内环境中具有大量的潜在释放源材料，采用现行方法一一测试将会耗费大量时间；其次，传统方法需要破坏性地采集一定量的样品，这大大降低居住者对于开展检测工作的意愿。由于传统方法在实际室内环境中的应用限制，迫切需要开发无损、高效的实用检测技术，以更好的应对实际室内环境中的有机物污染问题。

4、原位检测是指在不破坏材料的情况下，在实际使用场景中对材料释放的有机物进行测定。这是一种极具应用前景的检测技术，可在室内环境监测及污染治理中发挥重要作用。

5、申请公布日为2019年09月27日，申请公布号为cn 110286170 a的中国发明专利申请公开了一种木家具中vocs现场采样系统及快速检测方法，其包括压合式采样装置、纯净气体供给系统、加热器和vocs快速分析仪，使用时将压合式采样装置覆盖在木家具的表面上，采样罩通过真空吸盘紧密贴合在木家具表面上，采样罩内形成密闭空间；纯净气体供给系统供给纯净气体，经流量计和加热器后通入采样罩内与木家具表面挥发的气体混合均匀，混合气体经流量计后通入vocs快速分析仪内，所述分析数据传输给计算机进行数据处理。该方法采用的是主动采集法进行采样，材料释放的voc通过载气直接带入分析仪器中，这对检测仪器的灵敏度提出了较高的要求。如果材料释放的有机物速率很低，通过载气带入到分析仪器的绝对量可能会低于仪器检出限。如果采样罩后端连接有高灵敏度、高分辨率的仪器，那将会极大的增加分析测试成本，且该种方法只能对样品逐个采集和分析，无法满足实际室内环境中多样品筛查的需求。

6、被动吸附法是利用吸附剂对有机污染物进行被动吸附，然后再将吸附剂吸附的有机物解吸后进行检测分析。被动吸附法可以根据材料释放有机物的速率情况设置不同的采样时长，从而满足对多种材料释放的不同类型有机物的采集需求。同时，被动吸附法一般成本较低，可以实现对多个样品的同时采集。

7、授权公告日为2021年02月03日、授权公告号为cn 212586032 u的中国实用新型专利公开了一种采集挥发性有机化合物的石墨烯空气采样管，该圆柱形不锈钢采样管内从一端到另一端依次设置有不锈钢网、石英玻璃棉、石墨烯填料、石英玻璃棉、不锈钢网和限位弹簧层。其实质是利用石墨烯填充吸附材料结构层来实现比现有tenax-ta管更好的吸附性能，但上述采样管在用于被动吸附目标物时，目标物只能从采样管的端口进入，整体的吸附速率较低，无法实现目标物的快速采集。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种材料释放有机物的原位采集装置，以实现对实际室内环境中各材料释放有机物的现场采集，解决现有方法中破坏性采样和耗时费力的问题。

2、本发明的第二个目的是一种材料释放有机物的快速检测方法，以解决以上问题。

3、为了实现上述目的，本发明的材料释放有机物的原位采集装置所采用的技术方案是：

4、一种材料释放有机物的原位采集装置，包括用于与待测材料表面形成密闭空间的密封罩，所述密封罩内设置有两端开口的采样管，所述采样管的管段上开设有透气孔；还包括空解吸管，空解吸管在采样管采样后套装在采样管外部，所述空解吸管的一端开口作为载气入口，另一端开口作为解吸气出口。

5、本发明属于开拓性发明创造，在采样罩与材料形成的密闭空间中利用带有透气孔的采样管对材料释放有机物进行被动吸附，采样后再将采样管装入空解吸管中解吸，从而实现材料释放有机物的原位快速采集。该装置很好地实现了材料释放有机物的被动式快速采集，与材料释放有机物的环境吻合，有利于快速、准确地进行有机物释放检测。

6、优选地，所述透气孔的孔径大于用于放置在采样管内的吸附剂粒径；所述采样管内设置有用于包裹吸附剂的网兜。

7、进一步优选地，透气孔的数量有多个，透气孔的总面积占采样管管段面积50％以上。

8、进一步优选地，沿采样管管段长度方向间隔设置有透气孔组，每个透气孔组包括沿采样管周向间隔设置的多个所述透气孔，相邻两个透气孔组中的透气孔交错设置。

9、优选地，所述采样管固定在密封罩的相对内壁之间，采样管与被测材料表面之间具有间隔。

10、进一步优选地，所述采样管为不锈钢材质，密封罩的相对内壁上设置有用于固定所述采样管的磁铁。

11、优选地，所述密封罩包括罩体，罩体具有与待测材料表面密封配合的密封端和远离密封端的抽气端，密封端设置有密封圈，抽气端设置有用于与抽气枪相连的通气阀；所述罩体上还连接有用于定量监测采样罩内真空度的压力检测装置。可以抽真空的采样罩体能直接吸附在任何的实际室内环境中需要检测的材料的表面上，在实际室内环境中应用的便利性和实用性良好。另外，通过定量监测采样罩内真空度，可保障每次的抽气量一致，保障不同次采集过程的稳定性。同时，压力监测装置还可以监测采样过程是否有漏气发生。

12、进一步优选地，罩体的密封端设置有向罩体外侧突出的环边，所述密封圈设置有与环边对应的环槽。

13、本发明的材料释放有机物的快速检测方法所采用的技术方案是：

14、一种材料释放有机物的快速检测方法，包括以下步骤：

15、(1)在待测材料表面构建密闭采样空间，在密闭采样空间内通过采样管内吸附剂吸附材料释放的有机物；所述采样管两端开口，采样管的管段上开设有透气孔；

16、(2)采样完成后将采样管装入空解吸管，在加热的条件下用载气将有机物带出，并进入到分析仪器中进行定量分析。

17、本发明提供的材料释放有机物的快速检测方法，在密闭采样空间内对材料释放有机物进行被动吸附，然后在加热的条件下用载气将有机物带出，随后利用气相色谱分析等常规分析手段可实现有机物的快速检测分析。

18、优选地，步骤(1)在实际室内环境中对多个材料构建对应数量的密闭采样空间，实现对所述多个材料的同步采样；步骤(2)进行所述多个材料释放有机物的定量分析。该方法可应用于实际室内环境多个待分析材料的快速采样，节省采样时间，然后利用热脱附方式进行快速解吸定量，实现特定室内环境内多个待分析材料的有机物释放分析。

19、优选地，所述定量分析为气相色谱或气相色谱与质谱联用分析。