有谁知道关于热脱附的基本理论吗?

吸附分为物理吸附和化学吸附，二者键能不同。不同的化学吸附其键能也不同。随着温度的升高，原子的震动幅度加大，当温度升高到一定程度，原子震动幅度大到脱离了键的束缚，就发生了脱附。不同的化学键脱附温度不同，因此程序升温脱附可以区分化学吸附的强弱。

熱脫附技術在作業環境採樣分析之應用現況
http://www.iosh.gov.tw/data/f2/sp13-7.htm
熱脫附技術在作業環境採樣分析之應用現況

分析檢驗組‧汪禧年

控制作業環境中的有害物使其低於法定容許暴露濃度，是保護勞工健康、預防職業疾病的不 二法門，而要有效地定控制這些有害物的濃度，則必須能夠適時而且準確地對作業環境的空氣品質 進行採樣分析與濃度監測。

作業環境空氣中氣狀有害物的採樣分析方法，通常是先用吸附管在作業環境進行定點或個 人採樣，利用管內所填充的吸附劑採集空氣中的有害物後，於實驗室中再將有害物從吸附 劑表面脫附出來，然後注入分析儀器進行分析，一般常用的脫附方法有溶劑萃取法及熱脫 附法兩種。

表一、目前國內已公告之空氣污物檢驗方法

標準方法 採樣方法 分析儀 分析物
1.空氣中硫化氫甲硫醇二硫化炭硫化甲機檢驗方法-以高分子吸附劑吸附之氣相層析/光燄光度偵測法(NIEA A701.10T) 吸附管/熱脫附(注入口) GC/FPD H2S,CH3SH,CS2,DMS,DMDS
2.硫磺回收工廠煙道排氣中硫化氫、硫化碳醯基檢驗方法-以高分子吸附劑吸附之氣相層析檢驗方法-氣相層析/光燄光度偵測法(NIEA A702.7T) 採樣探管/直接注入 GC/FPD H2S,CH3SH,CS2,DMS,DMDS
3.煙道排氣中硫醇檢驗方法-吸收光度法(NIEA A703.1T) 醋酸汞吸收液 吸收光度計 CH3SH
4.週界空氣中三甲基銨之檢驗方法-氣相層析/氫燄
離子化偵測法(NIEA A707.1T)
玻璃纖維試紙或SiO2纖維試紙吸附/水溶出，NaOH分解 GC/FID 三甲基銨
5. 煙道排氣及週界空氣中苯之測定方法-吸收光度法(NIEA A708.7T) 內裝添加硝酸銨之硫酸溶液/中和用2-丁醇萃取 分光光度計 Benzene
6.煙道排氣及週界空氣中苯之測定方法-氣相層析/火焰離子化偵測法(NIEA A709.7T) 捕集瓶或內填充多孔性聚合物小珠之濃縮管 GC/FID Benzene
7.空氣中有機溶劑檢驗方法(暫行)-以活性碳吸附之氣相層析/火焰離子化偵測法(NIEA A710.10T) 活性碳採樣管/有機溶液萃取 GC/FID Acetone,MEK,n-Hexane,Chloroform,MIBK,Toluene,Benzene,Cyclohexane,n-Butane,1,2-Dichlo-rocyclopropane,1,4-Dioxin,CCl4
8.煙排氣及週界空氣中C1至C5醛類及NDPH液相層析測衍生物之高效能定法(NIEA A711.1T) 內含DNPH之吸收瓶 HPLC/UV 甲醛，乙醛，丙烯醛，丙醛，2-丁烯醛，異丁醛，正丁醛，異戊醛，正戊醛，正己醛，苯甲醛，鄰，對，間-甲苯醛

9.煙道排氣中三甲基銨之檢驗方法-氣相層析/氫燄離子化偵測法(NIEA A712.1T) 吸收瓶 GC/FID 三甲基銨
10.週界空氣中氰化物檢驗方法-電極法(NIEA A713.1T) 內含0.1M NaOH之衝擊式吸收瓶 氫離子選擇電極 氰化物
11.空氣中氣態芳香化合物檢驗定方法-以活性碳吸附之氣相層析/火焰離子化偵測法(NIEA A719.10T) 活性碳採樣管/CS2溶劑萃取 GC/FID 甲苯，O,m,p-Xylene,n-Propyl benzene,Isopropyl
Benzene,Isopropyl

toluene,1,3,5-Trimethyl benzene,

Benzene

12.空氣中氯乙烯單體檢驗法-採樣帶/填充管柱氣相層析法(NIEA A805.70T) 採樣帶 GC/FID Vinyl chloride monomer
13.空氣中揮發生含鹵素碳氫化合物檢驗方法-以Tenax吸附劑採樣之氣相層析法(NIEA A714.10T) Tenax-TA吸附管/熱脫附 GC/ECD Chloroform,Chlorobenzene,Tetrachloroethylene,1,3-Dichloro propane,Trichloro-ethylene,Bromoform,CCl4
14.空氣中揮發性有機化合物
檢測方法-以不銹鋼筒採樣之氣相層析質譜偵測法(NIEA A715.10A)
不鏽鋼筒 GD-MS Chloroform,Chlorobenzene,m-,o-,p-xylene,1,2-Dichloro-ethane,1,2-Dichloro-benzene,1,3-Dichlorobenzene,CCl4,
1,4-Dichlorobenzene

Chloroethane,

Chloromethane,Vinyl

Chloride,Allyl chloride

Tetrachloroethane,1,1,1-

Trichloroethane,1,1,2,2-

Tetraachlorobenzene,

Trichloroethylene


目前國內作業環境中有害物質標準參考分析方法所採用的脫附法為溶劑萃取法。溶劑萃取 法雖然有可重複分析的優點，但是其卻有靈敏度較低、溶劑本身及其中可能含有之雜質容 易對分析物質之層析圖譜造成干擾，造成分析上的誤差、前處理複雜不易自動化，以及所 使用溶劑大多具有毒性容易造成二次污染等缺點，其中特別是現有方法中所使用的溶劑（ 如二硫化碳、甲苯、甲醇、苯等）皆為相當高毒性之物質，很容易在分析過程中外洩而可 能危害實驗室分析人員之健康。反之利用熱脫附法則沒有溶劑波峰干擾情形、可提昇靈敏 度、無溶劑污染、易於自動化，以及吸附管可重複使用的優點，因此在對作業環境空氣品 質要求日漸提高的現代化社會，已有許多國家的氣體分析標準方法採用熱脫附技術，例如 美國環保署（U.S.EPA）的空氣中毒性有機物分析方法系列（methods for determination of toxic organic compounds in air, TO series）、英國職業安全衛生署有害物質測 定方法系列（methods for the determination of hazardous substances, MDHS series）、及國內環保署所公告的空氣檢驗方法（NIEA A701.10T、NIEA A709.7譯及NIEA 714.10T）。

美國環保署目前所公告的TO-1至TO-14系列方法中，方法TO-1、TO-2、TO-3係採用熱脫附 作為樣品由採樣介質中脫附的方法，其中方法TO-3之採樣方法為冷凍捕集（cold trap），由於採樣設備的使用受限於需以液態氮為冷凍劑捕集，因此僅較適用於作業環 境中定點有機物濃度的採樣分析，而較不適合用於勞工個人暴露劑量的評估。方法TO-1系 以Tenax為吸附劑於常溫下採樣，經由熱脫附後利用GC-MS進行分析，是目前最常被應用的 方法之一，國內不少實驗室皆是引進該方法，再針對國內環境加以修正。至於方法TO-2， 雖然是在常溫採樣（以molecular sieve為吸附劑），但是其氣相層析儀的升溫程式是從 零下70℃開始，並非每種廠牌的儀器都具有此種功能可進行分析，因此在實驗室之推廣性 受到限制。

英國是將熱脫附技術應用在作業環境採樣分析最多的國家，在其MDHS係列中， 超過10種方法其中涵蓋丙烯、苯、乙二醇醚類、苯乙烯、甲苯、1,3-丁二烯、C @ss5 - C之混合碳氫化合物等物質都公告有熱脫附參考分析方法，將整個樣品熱脫附後導入氣相層 析儀進行分析。這些方法因為開發較早，其中使用的氣相層析儀大都採用現今較少使用的 填充管柱，由於目前國內絕大多數實驗室都是採用分離效果更佳之毛細管柱，因此如需使 用這些方法時儀器分析條件需進一步加以修改。

國內環保署之空氣檢驗方法主要可分為通則、物理性質測定、非金屬無機物質檢驗、揮發 性有機物質檢驗及自動測定儀之測定五大類，揮發性有機物質檢驗為其中較可能應用到熱 脫附方法者，目前已公告揮發性有機物質之檢驗方法如表一，NIEA A701.10T、NIEA A709.7譯、及NIEA 714.10T為當中採用熱脫附方法者，其中NIEA A701.10T以氣相層析儀 的注入口為熱脫附槽，管柱前端以Dewar瓶做冷凝捕捉，無法自動化，且目前對Tenax TA 在常溫是否能吸附如此多量的硫化物仍有爭議；而在NIEA A709.7譯方法中，樣品需先經 一捕集瓶再由注射針打入濃縮管，使用相當不方便，至於A714.10T方法，則無上述缺失。

國內環境保護方面應用熱脫附技術分析的常見化合物如表一所列，總共有43種化合物，多 數皆屬於含氯或不含氯的碳氫化合物。

可應用於熱脫附法的吸附劑通常必須具備下列性質：從採樣至脫附的整個分析過程都穩 定不產生干擾對目標化合物有適當的選擇性及涵容力（capacity）目標化合物之熱脫 附為快速且可定量可重複使用不易受環境中其他物質如水、臭氧等的影響。文獻上對 吸附劑的各項性質例如目標化合物在吸附劑上的吸附性、脫附效率、破出體積、水或無機 氣體的干擾、採樣時流速與體積之影響、及吸附劑間的性質等都有深入的探討與評估。

熱脫附法採樣時通常將一定量的空氣樣品通過吸附管以達到吸附及濃縮的功能，文獻中所 使用的採樣方式大多為主動式（幫浦吸引採樣），但值得注意的是近年來被動式採樣器也 有逐漸被使用的趨勢。

熱脫附技術所用的採樣管通常是由空管、吸附劑、具有固定功用的玻璃棉及防止污染的蓋 子所組成，一般常用的管子材質為玻璃或不銹鋼，其填裝製備並不困難，因此通常是購買 吸附劑後自行在實驗室裝填製備，而採樣管一般常用的材質為玻璃或不銹鋼，吸附管的材 質對採樣結果一般無太大影響，使用玻璃是因其具有容易取得、易於加工、清潔容易及價 格便宜等優點；而不銹鋼則具有耐用、攜帶方便、不易破碎等優點，市售之熱脫附吸附管 通常這兩種材質皆可使用，但須注意的是對於一些具有強吸附性之物質（如硫化物），不 銹鋼材質的吸附管因管壁吸附情形較嚴重而不適用，玻璃材質吸附管則需經過去活化處理 才適用，一般是使用Teflon以避免吸附。

Tenax（包括Tenax-GC、Tenax-TA等）是使用最廣泛的吸附劑，其他常被採用的還有 Porapak、Charcoal、Chromsorb、Molecular Sieve等，可根據採集物質的特性而選用不 同的吸附劑，一些吸附劑（如Tenax-GC）對水氣的吸附