一种用于空气中痕量组分动态膜采样器及其检测方法

摘要

本发明涉及一种用于空气中痕量组分动态膜采样器，所述的采样器包括微孔膜载体、连接管、注射器、吸收剂、萃取剂、密封胶，所述连接管一端与注射器相嵌合，另一端插入微孔膜载体中，所述微孔膜载体呈中空圆柱体，微孔膜载体中空处装有萃取剂，微孔膜载体实体部负载有吸收剂，微孔膜载体的另一端用第一密封胶密封，所述注射器中装有萃取剂，注射器末端设有活塞，所述连接管呈注射针头形状。本发明还提供了一种利用采样器检测空气中痕量组分的方法。本发明使污染物吸收、反应和萃取富集过程同时进行，实现动态吸收萃取，有利于低浓度污染物的连续采集，并可直接进行后续相应的分析检测。

权利要求

1.一种用于空气中痕量组分动态膜采样器，其特征在于，所述的采样器包括微孔膜载体、连接管、注射器、吸收剂、萃取剂、第一密封胶和第二密封胶，所述连接管一端与注射器相嵌合，另一端插入微孔膜载体中，所述微孔膜载体呈中空圆柱体，微孔膜载体中空处装有萃取剂，微孔膜载体实体部负载有吸收剂，微孔膜载体未与连接管连接的一端用第一密封胶密封，所述注射器中装有萃取剂，注射器末端设有活塞，所述连接管呈注射针头形状。

2.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述微孔膜载体内直径：0.5-1.0毫米，外直径：0.51-1.02毫米，长度20-80毫米。

3.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述微孔膜载体材质选自聚偏氟乙烯微孔膜、醋酸纤维微孔膜或聚砜膜中的一种。

4.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述连接管材料选用不锈钢或聚丙烯材料中的一种。

5.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于，所述吸收剂通过超声或加热方法负载与微孔膜载体实体部中。

6.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于，连接管插入微孔膜载体空隙处设有所述第二密封胶。

7.根据权利要求6所述的采样器，其特征在于，所述第一密封胶和第二密封胶选自高分子胶或者密封蜡中的一种。

8.一种利用权利要求1-7任一所述的采样器检测空气中痕量组分的方法，包括以下主要步骤：(a)在微孔膜载体表面涂覆或浸渍吸收剂；

(b)通过活塞抽取萃取剂于微孔膜载体中空处和注射器内； (c)微孔膜载体的另一端用密封胶密封；

(d)将采样器置于分析环境；

(e)剪去所述第一密封胶，高效液相色谱或气象色谱直接进样，进行分离分析。

9.根据权利要求8所述的检测空气中痕量组分的方法，其特征在于，采样器置于分析环境中以化学力驱动连续采集被测污染物。

说明书

一种用于空气中痕量组分动态膜采样器及其检测方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种装置，尤其涉及一种用于空气中痕量组分动态膜采样器及其检测方法。【背景技术】

[0002] 随着科技进步，环境污染问题日益加剧。世界范围的城市化进程，也使人们停留于室内的时间不断增加。室内空间中的空气质量已成为重要的环境问题，在污染物研究中，醛类、氯化物、芳香化合物等污染物严重威胁着人类的健康。

[0003] 气体污染物一般浓度非常低，尽管如此，仍会对人们的健康产生很大的影响。以甲醛为例，长期暴露于甲醛污染环境可引发呼吸道疾病和癌症。因此估测室内空气中痕量污染物的含量十分重要。对于环境中低浓度有害毒物的分析方法，大都包括采样、分离、分析等几个阶段。采样是非常重要的环节，直接确定了分析方法的灵敏度。目前，空气中痕量组分的采样方法主要有主动(active sample)、被动(passive sample)、固体吸附和液滴采样等方法。主动采样法是利用盛有吸收液的吸收管连接在泵等动力装置上进行采样，这种方法具有采样速度快等特点，但需要一定的动力设备，难搬运，成本高，故易受采样地点、场所、条件的限制。被动采样是基于气体分子扩散或渗透原理采集空气中气态或蒸汽态污染物的一种采样方法。由于采样过程无需动力，采样器体积小，非常轻便，采样场所灵活易变，能较长时间放置于人们活动场所，或大面积需要监控的场所，客观反映一段时间被研究对象在污染物中的暴露浓度。目前，针对低浓度污染物的采样分析存在操作步骤多、耗时、耗溶剂的缺陷。

[0004] 中国专利申请：200510131960.2，公开了一种用于环境气体中痕量有机物分析的便携式气相色谱仪。中国专利申请：200510047011.6，公开了一种与气相色谱在线联用的加速溶剂萃取装置及方法。但是关于用于空气中痕量组分动态膜采样器目前还未见报道。【发明内容】

[0005] 本发明的目的是，提供一种用于空气中痕量组分动态膜采样器。

[0006] 本发明的再一的目的是，提供一种利用采样器检测空气中痕量组分的方法。

[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种用于空气中痕量组分动态膜采样器，所述的采样器包括微孔膜载体、连接管、注射器、吸收剂、萃取剂、密封胶，所述连接管一端与注射器相嵌合，另一端插入微孔膜载体中，所述微孔膜载体呈中空圆柱体，微孔膜载体中空处装有萃取剂，微孔膜载体实体部负载吸收剂，微孔膜载体的另一端用第一密封胶密封，所述注射器中装有萃取剂，注射器末端设有活塞，所述连接管呈注射针头形状。

[0008] 所述微孔膜载体内直径：0.5-1.0毫米；外直径：0.51-1.02毫米；长度：20-80毫米。

[0009] 所述微孔膜载体材质选自聚偏氟乙烯微孔膜、醋酸纤维微孔膜或聚砜膜中的一种。

[0010] 所述连接管材料选用不锈钢或聚丙烯材料中的一种。

[0011] 所述吸收剂通过超声或加热方法负载于微孔膜载体实体部中。

[0012] 连接管插入微孔膜载体空隙处设有第二密封胶。

[0013] 所述第一密封胶和第二密封胶选自高分子胶或者密封蜡中的一种。

[0014] 为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

[0015] 一种利用采样器检测空气中痕量组分的方法，包括以下主要步骤：

[0016] (a)在微孔膜载体表面涂覆或浸渍吸收剂；

[0017] (b)通过活塞抽取萃取剂于微孔膜载体中空处和注射器内；

[0018] (c)微孔膜载体的另一端用密封胶密封；

[0019] (d)将采样器置于分析环境；

[0020] (e)剪去密封部分，高效液相色谱或气相色谱直接进样，进行分离分析。采样器置于分析环境中以化学力驱动连续采集被测污染物。

[0021] 本发明优点在于：用于空气中痕量组分动态膜采样器借助微孔膜载体，使污染物吸收、反应和萃取富集过程同时进行，实现动态吸收萃取，有利于低浓度污染物的连续采集，兼具主动采样和被动采样的特点，并可直接进行后续相应的分析检测。整个采样至分析过程无需额外溶剂洗脱和浓缩过程，不仅操作过程简单，分析速度快，而且节省溶剂，避免常规操作过程中大量溶剂因挥发对空气产生的二次污染。通过改变采样器中吸收剂组成，可完成不同种类气体采样富集，可应用于空气中痕量污染气体的富集分析领域，甚至适用于博物馆等对污染物含量有严格要求、采样空间小的特殊环境和领域。故，本发明在低浓度污染气体分析方面具有广阔的应用前景。【附图说明】

[0022] 图1是一种用于空气中痕量组分动态膜采样器结构示意图。

[0023] 图2是图1A-A处微孔膜载体剖面图。

[0024] 图3是甲醛气体采集分析高效液相色谱图。【具体实施方式】

[0025] 下面结合附图对本发明提供的一种用于空气中痕量组分动态膜采样器及其检测方法的具体实施方式做详细说明。

[0026] 附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

[0027] 1.微孔膜载体 2.连接管

[0028] 3.注射器 4.吸收剂

[0029] 5.萃取剂 7.活塞

[0030] 61.第一密封胶 62.第二密封胶

[0031] 实施例1

[0032] 请参照图1，图2。

[0033] 图1为一种用于空气中痕量组分动态膜采样器，该采样器设有微孔膜载体1、连接管2、注射器3、吸收剂4、萃取剂5、第一密封胶61，第二密封胶62，所述连接管2一端与注射器3相嵌合，另一端插入微孔膜载体1中。请参看图2，所述微孔膜载体1呈中空圆柱体，微孔膜载体1中空处装有萃取剂5，微孔膜载体实体部负载吸收剂4。微孔膜载体1内半径11：0.5毫米；外半径12：0.501毫米；长度：40毫米。请再参看图1，微孔膜载体1的另一端用第一密封胶61密封，连接管2插入微孔膜载体1空隙处设有第二密封胶62。所述注射器3中装有萃取剂5，注射器3末端设有活塞7，所述连接管2呈注射针头形状。所述微孔膜载体1材质是聚偏氟乙烯微孔膜。所述连接管2材料是聚丙烯材料。所述吸收剂4通过加热方法负载于微孔膜载体1实体部中。所述第一密封胶61，第二密封胶62是密封蜡。

[0034] 需要说明的是：

[0035] 1、根据被采集气体的特性，选择和配置吸收剂。根据被采集气体的浓度范围选择微孔膜载体1的具体尺寸。将吸收剂溶解在适当的溶剂中，溶剂应有较大的黏度和较小的挥发性，并通过超声或加热方法将吸收剂负载于微孔膜载体1上。

[0036] 2、通过注射器活塞7抽取一定量萃取剂5注入微孔膜载体1，使膜内充满萃取剂5后，另一端立刻用惰性第一密封胶61封口；萃取剂5可以对待测组分与吸收剂4的反应产物有较好的溶解能力，但对吸收剂溶剂不溶解或较少溶解。

[0037] 3、被分析的空气中痕量组分通过扩散与微孔膜载体1中的吸收剂4反应，反应产物进一步被微孔膜载体1内部的萃取剂5及时萃取富集。这是一个动态的过程，空气中的污染物不断被吸收，并扩散到萃取剂5中，保持表面上生成物的浓度较低，反应速度更快。避免局部的吸收平衡，达到更好的富集效果。

[0038] 4、剪去第一密封胶61，移动注射器活塞7将采样器中的萃取剂5全部吸入注射器3内。进一步移去微孔膜载体1。

[0039] 5、将萃取剂5适当挥去，以使待分析物的浓度提高，达到好的富集效果。

[0040] 6、萃取剂5适当挥去后，将萃取剂5注入带定量进样环的高效液相色谱分离分析，得到相关分析数据。

[0041] 实施例2

[0042] 甲醛吸附剂的配置：在10ml丙三醇(分析纯)中，加入0.0010g2，4-二硝基苯肼，超声震荡2小时后备用。

[0043] 用镊子取i.d×L＝1×40mm的聚偏氟乙烯微孔膜，置于10ml具塞试管(i.d＝1cm)中，倒入甲醛吸附剂8ml，超声震荡2小时，得到负载有甲醛吸收剂的微孔膜载体。

[0044] 取外径为1mm的不锈钢连接管，一端插入微孔膜载体，另一端与注射器相嵌合。连接管插入微孔膜载体空隙处设有第二石蜡密封胶。

[0045] 移动活塞，从微孔膜载体的开口端抽入200μl乙腈溶剂后立即用熔融的固体第一石蜡密封胶封口，即制得用于空气中痕量组分动态膜采样器。

[0046] 液相色谱分析条件：高效液相色谱仪(Agilent，America)，流动相为乙腈+水＝65+35，流速1ml/min，检测波长365nm，分析柱为250mm×4.6mm i.d不锈钢管内装Inertsil ODS-3(GL Sciences，Japan)。

[0047] 将用于空气中痕量组分动态膜采样器垂直固定于甲醛发生器中，在20℃下经24小时采样富集后，取出用于空气中痕量组分动态膜采样器，剪去第一石蜡密封胶封口处，移动活塞将采样器中的萃取剂全部吸入注射器内，移去微孔膜载体，直接将萃取剂注入含20μl定量进样环的高效液相色谱分离分析，得到相关分析数据如图3。(图3为高效液相色谱流出曲线，2，4-二硝基苯肼为吸收剂紫外吸收峰，甲醛苯腙为反应产物紫外吸收峰。)[0048] 实施例3

[0049] 实验组：用于空气中痕量组分动态膜采样器检测痕量甲醛发生器中的甲醛(制备用于空气中痕量组分动态膜采样器的方法同实施例2，采样器检测痕量甲醛发生器中的甲醛的方法同实施例2)。

[0050] 对比实验组：

[0051] 设备：分光光度计(美国瓦里安紫外分光光度计)、气泡吸收管(国药集团化学试剂有限公司玻璃仪器部)、空气采样器(上海宏宇环保应用研究所)、具塞比色管(国药集团化学试剂有限公司玻璃仪器部)。

[0052] 检测方法：室内环境空气中甲醛的标准测定方法：国家标准《公共场所空气中甲醛测定方法》(GB/T18204.26-2000)。

[0053] 在表1中列出实验组和对比实验组的测试结果。

[0054] 表1：

[0055]实验组 对比实验组
最低检测浓度 3μg/m3 10μg/m3
检测范围 5μg/m3-400μg/m3 20μg/m3-400μg/m3
溶剂损耗 200μL 10,000μL

[0056] 本发明采样器检测痕量甲醛的方法与常用的气体采集分析方法相比，检出浓度低，检测范围大，溶剂损耗少，快速简便。

[0057] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。