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吸附剂Tenax-TA和活性炭对空气中苯的吸附性能比较

雨木霖

2015/04/24

私聊

气相色谱（GC）

转载声明：本论文版权归原作者所有，转载仅作为学术交流使用，如有侵权可删除本转载，但不承担其他责任
吸附剂Tenax-TA和活性炭对空气中苯的吸附性能比较
朱小红，潘红，马二琴，康怡平
（上海市建设工程质量检测中心浦东分中心，上海201209）
摘要：分别采用吸附剂为Tenax-TA和活性炭的吸附管模拟现场采集室内环境空气，了解Tenax-TA和活性炭对空气中苯的吸附性能。当Tenax-TA吸附剂以0.5L/min的流量采集10L空气时，苯存在漏出现象。说明空气中苯的采集不宜用Tenax-TA吸附剂替代活性炭吸附剂。
关键词：吸附剂；Tenax-TA ；活性碳；漏出
中图分类号：O656 文献标识码：B 文章编号：1004-1672(2006)05-0012-02
Comparison of Adsorptive Capacity of Benzene in Air between Tenax TA Adsorbent and Activated Carbon / Zhu Xiaohong et al // Shanghai Construction Engineering Quality Testing Center
Abstract: Through simulated sampling of the ambient air indoors with adsorption tube filled with Tenax TA adsorbent andactivated carbon respectively，adsorptive capacity of benzene in air from Tenax TA adsorbent or activated carbon could befound out. If 10 liter of air was sampled with Tenax TA adsorbent at a flow of 0.5L/min, benzene would leak out whichindicated that Tenax TA adsorbent was not suitable for sampling of benzene in the air instead of activated carbon.
Key Words: adsorbent; Tenax TA; activated carbon; leak
Tenax-TA是一种多孔高分子聚合物，化学名为2,6- 二苯基对苯醚，具有良好的耐温性(极低流失性)，对碳6以上的烃类具有良好的吸附性和热解吸性，被广泛应用于有机挥发物和半挥发物的吸附，在GB 50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中TVOC吸附管所采用的吸附剂就是Tenax-TA。活性炭亦是一种非常优良的吸附剂，它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，对于非极性有机物有强的保留性，常温下适合采集蒸气态有机物，最常用的是椰子壳活性碳。在GB 11737-1989《居住区大气中苯、甲苯、二甲苯卫生检验标准方法气相色谱法》中苯吸附管所采用的吸附剂就是椰子壳活性炭
本文通过试验比较吸附剂Tenax-TA和活性炭对空气中苯的吸附性能。
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
空气采样泵：Gilair-3型，流量范围：0.005~0.5 L/min，±5%恒流；空气流量校正器：Cilibrator-2 型，流量范围：0.02~6 L/min，一级皂泡式；气相色谱仪：GC6890型和GC122型；热解吸仪装置：ULTRATD+UNITY型和RJ-Ⅲ型；Tenax-TA吸附管：不锈钢管(内填200 mg 的60～80 目Tenax-TA吸附剂) ；活性炭吸附管：玻璃管(内填100 mg椰子壳活性炭) ；温湿度计：TES1360型；大气压力表。标气-氮气中苯系物(BTX/N2) ；高纯氮。
1.2 吸附管的活化
填装好的吸附管在使用前需在高温下(TenaxTA 吸附管320℃，活性炭吸附管350℃)通高纯氮活化至少30 min，活化好的吸附管立即密封，保存在洁净的干燥器中。
1.3 Tenax-TA吸附剂对空气中苯的吸附性能的试验(1) 基准管的制备。将Tenax-TA吸附管与恒流采样泵的采气口连接，以100 mL/min的流量抽取BTX/N
2标气，每支Tenax-TA 吸附管含苯0.886 g，取下后密封，作为基准管待用。
(2) 样品管的制备。在温度为23.6℃，大气压为101.6 kPa，相对湿度为45.0%RH的试验室环境条件下，模拟现场空气采样，将基准管用硅橡胶管与恒流采样泵连接，以0.5 L/min的流量分别抽取3L、4L、5L、6L和10L的高纯氮
(3) 热解吸和气相色谱分析条件。采用TenaxTA 吸附/ 二次热解吸/ 毛细管气相色谱法的热解吸和气相色谱分析系统。ULTRA TD+UNITY热解吸仪和自动进样器各参数解吸温度300℃，解吸时间6 min，冷阱低温-10℃；气相色谱分析条件按
GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》附录E 中规定的执行，采用程序升温，即初始温度 50℃保持 10 min，升温速率 5℃/min，终止温度 250℃，恒温5 min。
(4) 所有基准管和样品管的试验均做两次平行样试验。
1.4 活性炭吸附剂对空气中苯的吸附性能的试验(1) 基准管的制备。方法同1.3.1，每支活性炭吸附管的苯含量为2.110 m g。
(2) 样品管的制备。在温度为16.0℃，大气压为102.6 kPa，相对湿度为60.0%RH的试验室环境条件下，模拟现场空气采样，将基准管用硅橡胶管与恒流采样泵连接，以0.5 L/min 的流量抽取10 L 高纯氮。
(3) 热解吸和气相色谱分析条件。采用热解吸和填充柱气相色谱分析条件。解吸温度350℃，解吸时间 10 min ；色谱条件进样口温度150℃，检测器温度 150℃，炉温 90℃恒温。
(4) 所有基准管和样品管的试验均做6次平行样试验。
2 试验结果
2.1 Tenax-TA吸附剂对空气中苯的吸附性能结果试验结果以回收率表示，即不同采气体积的样品管与不采样的基准管进行峰面积比较，峰面积的值取两个平行试验的均值。试验结果见表 1

由表 1 可看出：当采样体积大于 4 L 时，苯的回收率出现下降趋势，尤其是采样体积达到10 L 时，苯的回收率明显下降，仅相当于基准管的 60%
活性炭吸附剂对空气中苯的吸附性能结果试验结果同样以回收率表示，即采样体积为10L 时的样品管与不采样的基准管进行峰面积比较，
峰面积的值取六个平行试验的均值。试验结果证明，用活性炭管吸附苯，其回收率达到 95% 以上。
3 分析与讨论
3.1固体吸附剂采样原理
本试验中的采样属于固体吸附剂富集采样，其采样过程类似色谱法中的样品前处理分析，空气作为一个混合样品穿过吸附柱，空气中氧、氮和二氧化碳由于它们的吸附性弱且含量高首先流出，一些吸附性强些的组分留在吸附剂上。采样开始时，空气中多数组分都滞留在吸附剂进气端，随着抽过空气体积的增加，被吸附的各组分向前推进，由于各组分的吸附性能存在差异，各组分间拉开距离，一些吸附性小的组分先流出。
3.2讨论与建议
从试验数据可看出，当以 0.5 L/min 的采样流量，用不同的采样体积通过内含 200 mg Tenax-TA吸附剂的吸附管， Tenax-TA吸附剂对空气中苯的保留能力显著不同，采样体积从3 L变化到10 L，回收率从 101.69% 下降到 60.09%。同样的采样条件，当采样体积为 10L 时，活性炭对苯的回收率大于95%，而 Tenax-TA 对苯的回收率只有 60%。
一般来说，用固体吸附剂采样当流出气中某组分浓度是流入气浓度的 5% 时则认为有漏出。也就是说， TenaxTA吸附剂应用于苯的采样过程中时，若以0.5 L/min
的采样流量，采样体积为 10 L，苯会有漏出现象；而用同样的采样条件，活性炭吸附剂应用于苯的采样，则未发生漏出现象。尽管吸附管的吸附能力和吸附剂与被吸附组分的性质、采样流量、温度、湿度、浓度和共存物等等有关，但是，其中的主要原因是 Tenax-TA 比活性炭对苯的吸附能力要弱。现行国家标准 GB 50325-2001 《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中规定，空气中苯的采样采用活性炭吸附剂，TVOC 的采样采用 Tenax-TA 吸附剂。由于在 TVOC 的检测中，其中包含了苯的检测，为了省时省力，有些检测单位就以 TVOC 测定中的苯含量替代苯的检测，即对苯和 TVOC 的检测只做 TVOC 的检测，苯的数据就直接 TVOC 中报出。试验证明，这种做法是不科学的，因为在Tenax-TA吸附剂对苯的采样过程中，苯会有漏出现象发生，最终造成得到的 TVOC 测定中的苯含量结果会偏低。据此，笔者认为对于空气中苯的采样，其吸附剂不能用 Tenax-TA 替代活性炭。
参考文献：
GB50325-2001, 民用建筑工程室内环境污染控制规范.
GB11737-1989, 居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法_
气相色谱法 .

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