一种材料对空气污染物非吸附净化性能的测定装置及系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种材料对空气污染物非吸附净化性能的测定装置及系统，包括一实验瓶，所述实验瓶包括一个中空的用于盛装待测材料的瓶体和一个能够将瓶体密封的能透光得瓶盖；所述瓶体的顶部和底部分别设有用于向瓶体注入和排出吸收液的进液口和排液口；所述瓶体瓶身下部和上部分别设有用于向瓶体内通入和排出循环气体的在瓶体内部气路连通的进气口和出气口；在瓶体外部通过气体传输管路依次将进气口、空气污染物注射槽、流量计、气泵和出气口连通。本实用新型测定装置可以定性地区分材料对空气污染物的净化作用是物理吸附还是化学消除，并能够定量地评价该材料对空气污染物的非吸附净化性能，且操作简单易行，适用于大规模材料的检测。
【专利说明】
-种材料对空气污染物非吸附净化性能的测定装置及系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及空气污染物净化技术领域，特别是设及空气净化类材料对空气污 染物非吸附净化性能的测定装置及系统。
【背景技术】
[0002] 由于经济的发展和生活水平的提高，人们对居室内的美化要求越来越高，在室内 大量使用装饰装修材料，致使室内空气污染问题越来越严重，造成室内空气污染的主要是 家庭装修中大量使用的人造板、胶粘剂、壁纸、涂料、油漆、地毯和各种家具等。因此，科学家 和公众也越来越关注此类问题。
[0003] 针对日益突出的室内空气污染问题，各种空气净化类材料层出不穷，尤其是对空 气污染物具有净化功能的涂料、壁纸等材料发展迅速。为了保障空气净化材料的健康发展， 我国制定了相应的材料对空气污染物净化性能的标准评价方法，如适用于涂料、涂膜、片材 等家装材料对空气污染物净化性能测定的标准:QB/T 2761-2006《室内空气净化产品净化 性能测定方法》和JC/T 1074-2008《室内空气净化性能涂覆材料净化性能》。运些标准用到 的装置主要是密封实验舱，为仅具有照明设备和样品放置部件等的能够密封的简单舱体结 构。
[0004] 由于目前市场上的空气净化类材料按吸附类型可分为物理吸附和化学消除（即非 吸附)两大类，无疑人们更希望能够将空气污染物通过化学作用分解或消除，而不是简单的 物理吸附，因此非吸附型的空气净化类材料是开发的重点。为了评价运类材料的净化性能， 势必要对非吸附净化性能进行测定。但是上述两个标准方法用到的装置都只能评价材料对 空气污染物的整体净化性能，无法区分材料的净化性能是通过非吸附作用达到的，还是通 过物理吸附达到的，无法用于空气净化类材料对空气污染物的非吸附净化性能的测定。运 就导致一些只能进行简单物理吸附空气污染物的材料与非吸附空气净化类材料不能得到 有效甄别，运既不利于市场的导向，也不利于人们选择所需的材料。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种能够有效测定材 料对空气污染物非吸附净化性能的装置，包括一实验瓶，所述实验瓶包括一个中空的用于 盛装待测材料的瓶体和一个能够将瓶体密封的能透光的瓶盖;所述瓶体的顶部和底部分别 设有用于向瓶体注入和排出吸收液的进液口和排液口；所述瓶体瓶身下部和上部分别设有 用于向瓶体内通入和排出循环气体的在瓶体内部气路连通的进气口和出气口；在瓶体外部 还设有空气污染物注射槽、流量计和气累，通过气体传输管路依次将进气口、空气污染物注 射槽、流量计、气累和出气口连通。
[0006] 所述瓶体上还设有一容积调节口，其连通一用于调节瓶体内容积的容积调节袋。
[0007] 在所述实验瓶的外部设外舱。
[000引所述外舱包括一上端开口的舱体和一与所述上端开口相配合的舱盖。
[0009] 所述舱盖内侧设有光源。
[0010]所述光源为自然光、日光灯、紫外灯或红外灯。
[0011] 所述舱体下部设有连接外部电源的传输孔。
[0012] 所述舱体侧壁上部设有一用于光源散热的风扇。
[0013] 本发明的第二个方面在于提供一种材料对空气污染物非吸附净化性能的测定系 统，包括两套上述的测定装置。
[0014] 本发明的第Ξ个方面在于提供一种材料对空气污染物非吸附净化性能的测定系 统，包括Ξ套上述的测定装置。
[0015] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0016] 1、本实用新型的测定装置和系统中加设吸收液的进、排口，通过对吸收液中污染 物的检测可W定性地区分材料对空气污染物的净化作用是物理吸附还是化学消除，从而定 量地评价该材料对空气污染物的非吸附净化性能。
[0017] 2、本实用新型测定装置可W评价不同光源条件下，光催化材料(如纳米二氧化铁、 纳米氧化锋)或非光催化材料(如涂料、壁纸)对空气污染物的非吸附净化性能。
[0018] 3、本实用新型测定装置结构简单，操作简单易行，适用于各种空气净化类材料的 检测。
【附图说明】
[0019] 图1所示为本实用新型测定装置的结构示意图；
[0020] 图2所示为本实用新型测定装置中实验瓶的结构示意图；
[0021 ]图3所示为本实用新型测定装置中外舱的主视图；
[0022] 图4所示为本实用新型测定装置中外舱的侧视图。
【具体实施方式】
[0023] W下结合具体实施例，更具体地说明本实用新型的内容，并对本实用新型作进一 步阐述，但运些实施例绝非对本实用新型进行限制。
[0024] 本实用新型的测定装置如图1-4所示，包括实验瓶和外舱。实验瓶可W单独使用， 也可W搭配外舱使用。
[0025] 实验瓶如图2所示，包括一个中空的带有一瓶盖3的用于盛装待测材料的瓶体2,瓶 盖3-般用石英制成，能够将瓶体2密封，且能透光。瓶体2的顶部和底部分别设有进液口 4和 排液口 10，用于向瓶体2中注入和排出吸收液。瓶体2的瓶身下部和上部分别设有进气口 7和 出气口 1，用于向瓶体2内通入和排出循环气体;进气口7和出气口 1在瓶体2内部气路连通。 在瓶体2外部通过气体传输管路11依次将进气口 7、空气污染物注射槽8、流量计9、气累12和 出气口 1连通;气累能够为该循环气路提供动力，流量计可W用来控制气体循环的速度，空 气污染物注射槽将定量的空气污染物注入瓶体内（用溶液的方式注入便于精确控制空气污 染物的加入量，比标准气体准确度高、成本低。空气污染物走气路是为了空气污染物的气 化，也为了避免空气污染物加入时直接接触到样品表面发生溶解等）。在瓶体2上还设有一 容积调节袋6通过容积调节口 5与瓶体2连通，容积调节袋6可W调节瓶体2内的容积(容积调 节袋用来调节瓶体内的压力，使瓶体内是负压，运样吸收液能够顺利注入），便于吸收液从 进液口 4注入。
[00%]外舱如图3-4所示，包括一上端开口的舱体16和一舱盖13;舱体16可用于安置实验 瓶;舱盖13与舱体16的上端开口相配合，可将舱体密闭。舱体16顶部(也就是舱盖13上)设有 光源15(光源可为紫外灯或日光灯等）；下部设有电路传输孔17,用来连接外部电源为内部 实验瓶供电；侧壁上部设有一用于光源散热的风扇14。
[0027] 使用时，当空气污染物需要光源照射才能发生非吸附（化学消除）净化时，就需要 使用外舱；当空气污染物不需要光源照射就能发生非吸附净化时，不需要使用外舱，只需要 在自然光条件下进行测定即可。
[0028] 本实用新型测定装置的测定原理为：向密闭空间注入一定量的空气污染物，待测 材料对空气污染物既有物理吸附净化，也有化学消除（非吸附）净化，等待测材料对空气污 染物净化完毕后，用吸收液将未被待测材料净化(过量的）的空气污染物吸收，同时还将待 测材料物理吸附净化的空气污染物萃取到吸收液中，然后测得吸收液中空气污染物的浓度 (C2)，最后将其与初始空气污染物浓度ki)进行比较，便得到待测材料通过化学消除净化对 空气污染物的净化能力(η)，即待测材料对空气污染物的非吸附净化性能。
[0029] 对空气污染物非吸附净化性能进行测定时，可W多次使用上述测定装置，或同时 使用包括两套或Ξ套测定装置的测定系统W提高测定效率。
[0030] 同时用Ξ个实验瓶的测定系统的具体操作如下：
[0031] (1)、准备3个实验瓶，一个作为空白瓶，一个作为样品瓶，一个作为参照瓶。
[0032] (2)、若待测材料是液体，则根据待测材料的实际施工用量，将其均匀涂覆在玻璃 片或者不诱钢片上，作为测试样片，在自然条件下干燥后待测;若待测材料是固体，则将其 裁剪成面积、体积相同的片或块，作为测试样片：
[0033] 空白瓶:放入测试样片，不注入空气污染物；
[0034] 样品瓶:放入测试样片，注入空气污染物；
[0035] 参照瓶:不放入测试样片，注入空气污染物。
[0036] (3)、将3个实验瓶放置在恒溫恒湿室内，待瓶内溫湿度稳定后，分别向样品瓶和空 白瓶中放入测试样片;密封空白瓶。
[0037] (4)、向样品瓶和参照瓶中分别注入相同量的空气污染物溶液(如甲醒溶液、乙醒 溶液、氨水等)后，密封样品瓶和参照瓶。如果测试样片有光源照射需要，将实验瓶放入外舱 中，使外舱的光源位于实验瓶的正上方，开启外舱的光源，同时开启光源上方的风扇进行散 热(密封前应通过调整光源的高度使测试样片表面的光强度满足实验要求，并保持各实验 瓶一致）。
[0038] (5)、开启气累，控制空气流速为0-lL/min，让实验瓶内部气体开始循环l-72h，循 环的气体使空气污染物气化，也使待测样片对空气污染物的净化过程更接近日常条件，净 化结束后停止气累。
[0039] (6)、打开实验瓶的容积调节口，向3个实验瓶中分别注入相同量的去离子水作为 吸收液，去离子水水面要没过测试样片表面;打开气累吸收管路中的空气污染物，空气流速 与步骤(5)-致，0.5-3h后关闭气累;打开实验瓶底部排水孔，将吸收液收集于容量瓶中，待 吸收液流尽后关闭排水孔;如此反复1-3次。
[0040] (7)、分别合并步骤(6)各实验瓶每次的吸收液，混匀定容;测试各实验瓶吸收液中 空气污染物的浓度。空白瓶吸收液中的空气污染物浓度计为CO,即实验瓶对空气污染物的 物理吸附量;参照瓶吸收液中的空气污染物浓度计为C1，即空气污染物在测定过程中自然 衰减后的剩余量，相当于实验瓶中空气污染物的初始注入量;样品瓶吸收液中的空气污染 物浓度计为C2,即实验瓶及待测样片对空气污染物的物理吸附量。
[0041] (8)、将步骤(7)得到的C0、C1、C2的数值代入式1中，即得到待测材料对空气污染物 的非吸附净化性能(η)。
[0042]
式1
[0043] 式1中C2包含待测样片对空气污染物的物理吸附量和实验瓶对空气污染物的物理 吸附量，因此C1-C2后还需要加上实验瓶对空气污染物的物理吸附量C0,才能得到待测样片 对空气污染物的化学消除量，即非吸附量。最后将待测样片对空气污染物的非吸附量与实 验瓶中空气污染物的初始注入量相比，就得到了待测样片对空气污染物的非吸附净化率， 即非吸附净化性能。
[0044] W下用上述测定装置对一系列材料进行其对空气污染物非吸附净化性能的测定， 进一步阐述本实用新型的使用。
[0045] 实施例1
[0046] 内墙涂料对甲醒的非吸附净化性能的测定
[0047] (1)、准备3个实验瓶，实验瓶尺寸为：Φ 12cm，高22cm，一个作为空白瓶，一个作为 样品瓶，一个作为参照瓶。
[0048] (2 )、将内墙涂料(商购得到）均匀涂覆在5cm X 5cm X 1mm的3块玻璃片上，涂覆厚度 为20μπι，干燥7天后得到待测样片。
[0049] (3)、将步骤（1)的3个实验瓶放置在溫度为25°C，相对湿度为50%的环境中，24h 后，分别向样品瓶和空白瓶中放入步骤(2)得到的待测样片，密封空白瓶的瓶盖。
[0050] (4)、向步骤(3)样品瓶和步骤（1)的参照瓶中分别通过空气污染物注射槽注入化L 质量百分含量为lOwt%的甲醒水溶液。将3个实验瓶放入外舱（内部尺寸为20cmX20cmX 35cm)中，使外舱的光源位于实验瓶的正上方，开启实验瓶上方的日光灯，同时开启外舱侧 壁上的风扇进行散热。
[0051] (5)、开启气累，使实验瓶内部气体开始循环，控制空气流速为0.化/min, 24h后，停 止气累，关闭日光灯。
[0052] (6)、打开实验瓶的容积调节口，从进液口向3个实验瓶中分别注入50mL去离子水 作为吸收液;再打开气累（空气流速为0.化/min )，化后再关闭气累；打开实验瓶底部排液 口，将吸收液收集于200mL容量瓶中，待吸收液流尽后关闭排液口。如此反复2次。
[0053 ] (7 )、将步骤(6)容量瓶中收集的吸收液定容，混匀，采用高效液相色谱法测定各实 验瓶吸收液中甲醒的浓度。空白瓶吸收液中的甲醒浓度为0.02mg/L，参照瓶吸收液中的甲 醒浓度为0.45mg/L，样品瓶吸收液中的甲醒浓度为0.17mg/L。
[0054] (8)、将步骤(7)得到的数据代入式1中，即得到内墙涂料对甲醒的非吸附净化性能 (η)为 67%。
[0055] W上结果表明该内墙涂料对甲醒的非吸附净化(化学消除)能力为67%。
[0056] 实施例2、纳米二氧化铁对乙醒的非吸附净化性能的测定
[0057] (1)、准备3个实验瓶，实验瓶尺寸为：Φ 12cm，高22cm，一个作为空白瓶，一个作为 样品瓶，一个作为参照瓶。
[005引（2)、将步骤（1)的3个实验瓶放置在溫度为25°C，相对湿度为50%的环境中，24h 后，将Ig纳米二氧化铁粉体(商购得到)散放在空白瓶和样品瓶底部，密封空白瓶的瓶盖。
[0059] (3)、向Ξ个实验瓶中分别通过空气污染物注射槽注入化L质量百分含量为lOwt% 的乙醒水溶液。将3个实验瓶放入外舱中，使外舱的光源位于实验瓶的正上方，开启实验瓶 上方的254nm紫外灯，同时开启外舱侧壁上的风扇进行散热。
[0060] (4)、开启气累，使实验瓶内部气体开始循环，控制空气流速为0.化/min, 24h后，停 止气累，关闭紫外灯。
[0061] (5)、打开实验瓶的容积调节口，从进液口向3个实验瓶中分别注入50mL去离子水 作为吸收液;再打开气累（空气流速为0.化/min )，化后再关闭气累；打开实验瓶底部排液 口，将吸收液收集于200mL容量瓶中，待吸收液流尽后关闭排液口。如此反复3次。
[0062] (6)、将步骤(6)容量瓶中收集的吸收液定容，混匀，采用高效液相色谱法测定各实 验瓶吸收液中乙醒的浓度。空白瓶吸收液中的甲醒浓度未检出（<〇.〇lmg/L)(忽略不计）， 参照瓶吸收液中的甲醒浓度为0.36mg/L，样品瓶吸收液中的甲醒浓度为0.0 lmg/L。
[0063] (7)、将步骤(7)得到的数据代入式1中，即得到该纳米二氧化铁样品对乙醒的非吸 附净化性能(η)为97%。
[0064] W上结果表明该纳米二氧化铁材料对乙醒的非吸附净化(化学消除)能力为97%。
[0065] W上实施例显示出了不同材料对不同空气污染物的非吸附净化能力，材料对空气 污染物非吸附净化性能(η)数值越大，说明材料对空气污染物的非吸附净化能力越强，也就 是说有越多的空气污染物是通过化学消除(非吸附）净化掉的。本实用新型的测定装置通过 排除净化过程中的吸附因素，能够合理地测得家装材料对空气污染物的非吸附净化性能， 而不是总的净化性能，有利于人们按吸附类型选择所需的材料。
[0066] W上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改 进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种材料对空气污染物非吸附净化性能的测定装置，包括一实验瓶，其特征在于，所 述实验瓶包括一个中空的用于盛装待测材料的瓶体和一个能够将瓶体密封的能透光的瓶 盖;所述瓶体的顶部和底部分别设有用于向瓶体注入和排出吸收液的进液口和排液口；所 述瓶体瓶身下部和上部分别设有用于向瓶体内通入和排出循环气体的在瓶体内部气路连 通的进气口和出气口；在瓶体外部还设有空气污染物注射槽、流量计和气栗，通过气体传输 管路依次将进气口、空气污染物注射槽、流量计、气栗和出气口连通。2. 根据权利要求1所述测定装置，其特征在于，所述瓶体上还设有一容积调节口，其连 通一用于调节瓶体内容积的容积调节袋。3. 根据权利要求1或2所述测定装置，其特征在于，在所述实验瓶的外部设外舱。4. 根据权利要求3所述测定装置，其特征在于，所述外舱包括一上端开口的舱体和一与 所述上端开口相配合的舱盖。5. 根据权利要求4所述测定装置，其特征在于，所述舱盖内侧设有光源。6. 根据权利要求5所述测定装置，其特征在于，所述光源为自然光、日光灯、紫外灯或红 外灯。7. 根据权利要求6所述测定装置，其特征在于，所述舱体下部设有连接外部电源的传输 孔。8. 根据权利要求7所述测定装置，其特征在于，所述舱体侧壁上部设有一用于光源散热 的风扇。9. 一种材料对空气污染物非吸附净化性能的测定系统，其特征在于，包括两套权利要 求1至8任一所述的测定装置。10. -种材料对空气污染物非吸附净化性能的测定系统，其特征在于，包括三套权利要 求1至8任一所述的测定装置。
【文档编号】G01N30/00GK205449906SQ201521129947
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】郭中宝, 丁建军, 关红艳, 韩蔚, 徐丹华, 王明玉, 李曼, 李海建, 梅飞, 梅一飞
【申请人】中国建材检验认证集团股份有限公司