氣溶膠(氣霧劑)燃燒熱檢測(cè)樣品采集方法研究

(1.四川省危險(xiǎn)化學(xué)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，四川成都,610021；2.重慶博安科創(chuàng)科技有限公司，重慶,400010)

根據(jù)聯(lián)合國 《全球化學(xué)品統(tǒng)一分類和標(biāo)簽制度》(GHS)，氣溶膠屬于17種化學(xué)品物理危險(xiǎn)性種類中的一類。鑒定氣溶膠的危險(xiǎn)性類別，需對(duì)氣溶膠樣品的化學(xué)燃燒熱進(jìn)行檢測(cè)，化學(xué)燃燒熱檢測(cè)數(shù)據(jù)是指導(dǎo)氣溶膠(氣霧劑)的危險(xiǎn)性類別判定的關(guān)鍵依據(jù)之一。

氣溶膠在GHS中的定義：噴霧器(系任何不可重新灌裝的容器，該容器用金屬、玻璃或塑料制成)內(nèi)裝壓縮、液化或加壓溶解的氣體(包含或不包含液體、膏劑或粉末)，并配有釋放裝置以使內(nèi)裝物噴射出來，在氣體中形成懸浮的固態(tài)或液態(tài)微?；蛐纬膳菽?、膏劑或粉末或者以液態(tài)或氣態(tài)形式出現(xiàn)。

氣溶膠(氣霧劑)進(jìn)行燃燒熱檢測(cè)時(shí)樣品的完全采集十分困難。原因在于氣溶膠(氣霧劑)的使用要求其本身含有極易于揮發(fā)的低沸點(diǎn)物質(zhì)，以便于氣溶膠(氣霧劑)容器內(nèi)的物質(zhì)噴出。低沸點(diǎn)物質(zhì)如丙烷、丁烷、二甲醚等，沸點(diǎn)一般在0℃以下，都屬于易燃物質(zhì)。因此氣溶膠(氣霧劑)在采集樣品檢測(cè)化學(xué)燃燒熱時(shí)，由于低沸點(diǎn)物質(zhì)的損失，帶來化學(xué)燃燒熱的檢測(cè)結(jié)果偏低。為此，我們特地設(shè)計(jì)了一套氣溶膠(氣霧劑)的樣品采集容器和配套樣品采集裝置。

1 技術(shù)難點(diǎn)及技術(shù)方案

1.1 技術(shù)難點(diǎn)

(1) 大部分氣溶膠(氣霧劑)的噴出物為氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的混合物，為了保證這種氣液樣品的完整采集，需要設(shè)計(jì)一套氣液樣品的采集設(shè)備，以及氣液樣品的采集容器。該采集容器置于量熱儀中，進(jìn)行化學(xué)燃燒熱的檢測(cè)。

(2) 樣品采集容器需要單獨(dú)設(shè)計(jì)，由于氣液樣品含有低沸點(diǎn)物質(zhì)，樣品采集容器需要能夠承載一定壓力。樣品采集容器在量熱儀中能夠完全燃燒，每批樣品采集容器的空白化學(xué)燃燒熱的檢測(cè)結(jié)果絕對(duì)差值應(yīng)不大于0.5 kJ/g。

1.2 技術(shù)方案

(1)為了實(shí)現(xiàn)氣溶膠(氣霧劑)氣液樣品的采集方便，我們?cè)O(shè)計(jì)采用可調(diào)節(jié)的夾持模塊，可固定市場(chǎng)上絕大部分的商品氣溶膠(氣霧劑)罐體，實(shí)現(xiàn)罐體中心噴嘴口通過夾持模塊與氣液樣品采集容器對(duì)接，完成對(duì)氣液樣品的采集。

(2)為實(shí)現(xiàn)氣液樣品的完整采集，通過大量試驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)采用厚度1毫米的聚烯烴聚合物外殼，帶標(biāo)準(zhǔn)尺寸的不銹鋼轉(zhuǎn)接頭，聚合物外殼能在量熱儀中完全燃燒。為實(shí)現(xiàn)樣品采集容器的化學(xué)燃燒熱空白檢測(cè)值的一致性，我們采用3D打印技術(shù)批量打印樣品采集容器的聚合物外殼，保證樣品采集容器的質(zhì)量一致性。

圖1 氣液樣品采集容器

(3) 樣品采集容器的不銹鋼轉(zhuǎn)接頭與聚合物外殼經(jīng)過一定溫度、時(shí)間熱合，經(jīng)試驗(yàn)氣液樣品采集過程中和采集后的密封性完好，滿足提高樣品化學(xué)燃燒熱檢測(cè)準(zhǔn)確度的要求。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料

CT6000全自動(dòng)量熱儀(鶴壁市天潤電子科技有限公司)；電子天平(精度0.0001g，梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司)；氧氣(純氧，四川梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司)；本研究自制氣液樣品采集容器若干，殺蟲氣霧劑樣品。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.2.1 氣液樣品采集容器空白燃燒熱測(cè)定

隨機(jī)取5個(gè)樣品采集容器，在電子天平上準(zhǔn)確稱量，由全自動(dòng)量熱儀測(cè)定空白化學(xué)燃燒熱(△H0)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 樣品采集容器化學(xué)燃燒熱空白測(cè)定結(jié)果

樣品采集容器的質(zhì)量包括不銹鋼轉(zhuǎn)接頭的質(zhì)量。

2.2.2 樣品燃燒熱測(cè)定

實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備市售殺蟲氣霧劑樣品，使用本研究自制樣品采集容器試驗(yàn)5次，使用量熱儀的樣品不銹鋼坩堝直接取樣試驗(yàn)5次，化學(xué)燃燒熱(△H1、△H2)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別見表2和表3。

表2 樣品采集容器試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

表3 直接取樣試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 結(jié)果分析

樣品采集容器的空白化學(xué)燃燒熱檢測(cè)絕對(duì)差值為0.30 kJ/g，達(dá)到了預(yù)期技術(shù)要求。根據(jù)表2、表3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，樣品采集容器檢測(cè)的△H結(jié)果重復(fù)性較好，較直接取樣的△H結(jié)果高2.21 kJ/g，約9.5%?！鱄的高出部分，即是氣霧劑樣品未被采集到的的低沸點(diǎn)成分的化學(xué)燃燒熱。

3 結(jié)論

本研究技術(shù)方案解決了氣溶膠(氣霧劑)氣液樣品在采集的時(shí)候低沸點(diǎn)成分丟失的問題，從而實(shí)現(xiàn)樣品的完全收集；樣品采集過程脫離人工操作，減少人工造成的誤差，提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度；填補(bǔ)了國內(nèi)氣溶膠(氣霧劑)化學(xué)燃燒熱測(cè)定樣品完全采集無設(shè)備的現(xiàn)狀。