一种小型环境舱的低压调节采样方法及装置与流程

本发明属于室内建筑材料的气态化学污染物释放量的检测领域，具体涉及一种调节环境舱的低压状态和低压条件下的采样方法及装置。

背景技术：

由于生活品质的提高，各种合成的建筑材料被广泛应用于居住和办公等室内环境的美化装饰。而建筑材料的制造过程中使用了各种聚合物、有机溶剂和助剂，在使用过程中各种有机污染物散发到空气中，从而使室内空气污染成为继“燃煤型”污染和“燃油型”污染之后的第三大空气污染类型。而人在一天中的大部分时间都在室内度过，室内环境中的各种化学污染物对人体有种种不利影响，如眼部、鼻子和喉咙的不适，呼吸系统的疾病，甚至可能导致癌症。

为了从源头控制污染物，保护室内环境，可以模拟室内环境的环境舱被用于检测各种建筑材料及物品的气态化学污染物释放量。通常使用的环境舱主要包含不锈钢舱体、温度控制系统、换气系统以及其他部件。利用能够调节低压的环境舱可以模拟全国各海拔地区不同的压力环境，如西藏等高原地区的低压环境。建筑材料在不同海拔地区的使用过程中气态化学污染物释放情况，可使用能够调节低压的环境舱方便快捷地进行模拟、检测。目前只有少数环境舱可以调节压力状态，但其结构复杂，相应的成本造价较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于发明一种调节环境舱低压状态和低压条件下的采样方法，利用真空泵、压力传感器和调节阀等装置，能够简便快速地调节环境舱内的压力，同时利用大气采样仪和调节阀能够稳定地进行气体样品的采集。

本发明的技术方案如下:

一种小型环境舱的低压调节采样方法，干空气和一部分进入加湿罐加湿后空气混合通过进气口进入环境舱内控制舱内湿度；恒温水浴与环境舱体夹层中水管与相连，调节舱内温度；环境舱上的温湿度传感器显示舱内的温湿度情况；通过与环境舱连通的真空泵抽真空，根据压力传感器数据，调节与真空泵相连的针阀，实现舱内的压力控制；通过采样出气口上连接的球阀，利用大气采样仪和气泡吸收瓶实现对舱内的气体的吸收采样。

所述的环境舱内温度5-40℃。所述的环境舱内湿度5-95％。所述环境舱内换气速率0.5-2/h。所述的环境舱内压力60-101kpa。

实现本发明的方法的一种小型环境舱的低压调节采样装置；在环境舱体上连接压力控制系统、湿度控制系统、温度控制系统和采样系统；压力控制系统的压力传感器8伸入环境舱1内，环境舱体出气口19上依次连接的针阀9和真空泵10；湿度控制系统包括干空气气瓶2与其后连接的质量流量计3、三通阀4、浮子流量计5、加湿罐6和针阀7，三通阀4出气路一端连接浮子流量计5，伸入加湿罐6，气路另一端连接针阀7与加湿罐的出气管路汇合，通过环境舱体上进气口18进入环境舱1中；温度控制系统包括伸入环境舱内的温湿度传感器12和与环境舱夹层内水管17相连的恒温水浴16；采样系统是经过环境舱体上采样出气口20上连接的球阀13与其后依次连接的采样管14和大气采样仪15；环境舱体内设置搅拌风扇11。

为了实现对高海拔地区环境的模拟，发明了一种调节环境舱低压状态和低压条件下的采样方法，包括步骤：

(1)打开换气系统和温湿度控制系统，待达到实验要求的温度5-40℃、湿度5-95％和换气速率0.5-2/h时，将待检测的建筑材料样品放入环境舱中；

(2)将环境舱进行密封，打开真空泵，观察压力传感器的示数，待舱内压力接近目标压力60-101kpa后，调节针阀的开度，使压力稳定在目标值；

(3)将装有吸收液的气泡吸收瓶连接在大气采样仪和环境舱的采样口上，打开大气采样仪，流量大于目标流量，待吸收瓶中缓慢鼓泡时，打开环境舱采样口上的球阀，同时调节大气采样仪的流量至目标流量，进行采样，采样完毕后迅速关闭球阀；或将装有吸附材料的采样管链接在大气采样仪中间，打开大气采样仪，流量大于目标流量，待采样流量显示接近0时，打开环境舱采样口上的球阀，同时调节大气采样仪的流量至目标流量，进行采样，采样完毕后迅速关闭球阀。

其中，步骤1所述的建筑材料类型无特殊要求，环境舱为一般通用的小型环境舱(5-50l)。

其中，步骤2所述的真空泵类型无特殊要求，针阀型号与环境舱管路管径相匹配。

其中，步骤3通过采集到的气体样品可利用分光光度计或配热脱附仪的气相色谱td-gc进行测试，可得到建筑材料中气态化学污染物的释放量数据。

本发明和现有技术相比，具有明显的技术特点和有益效果。根据以上技术方案，本发明具有以下优点：

1、本发明适用于常见的小型环境舱，对装置没有特殊要求，仅需要在装置上添加真空泵、压力传感器和调节阀即可，因此适用于推广应用。

2、本发明能够简便迅速地调节环境舱内压力，且在检测过程中环境舱内压力能够维持稳定，波动小于0.5kpa。

3、本发明能够稳定地对环境舱内的气体进行采样，避免因舱内低压而产生的吸收液倒吸的情况。

附图说明

图1为本发明中的小型环境舱的压力控制和采样系统结构图；

其中：1-小型环境舱体；2-空气气瓶；3-质量流量计；4-三通阀；5-浮子流量计；6-加湿罐；7，9-针阀；8-压力传感器；10-真空泵；11-搅拌风扇；12-温湿度传感器；13-球阀；14-气泡吸收瓶；15-大气采样仪；16-恒温水浴；17-水管；18-进气口；19-出气口；20-采样出气口；箭头方向表示气流方向。

图2为70kpa时涂料中甲醛散发情况；

图3为90kpa时涂料中甲醛散发情况。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，现以以下实施例来进一步说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中使用的手段，如无特别说明，均使用本领域常规手段。

本发明提出的方法采用图1所示的环境舱系统，主要包括：压力控制系统、湿度控制系统、温度控制系统、环境舱体和采样系统。压力控制系统包括伸入环境舱1内的压力传感器8、出气口19上依次连接的针阀9和真空泵10；湿度控制系统包括干空气气瓶2与其后连接的质量流量计3、三通阀4、浮子流量计5、加湿罐6和针阀7，三通阀4后气路一端连接浮子流量计5，伸入加湿罐6，气路另一端连接针阀7与加湿罐的出气管路汇合，随后通过进气口18进入环境舱1中；温度控制系统包括伸入环境舱内的温湿度传感器12和与环境舱夹层内水管17相连的恒温水浴16；环境舱体包括环境舱1和其内部置于盖下的搅拌风扇11。采样系统包括采样出气口20上连接的球阀13与其后依次连接的采样管14和大气采样仪15。

干空气从气瓶2流出后一部分进入加湿罐6，加湿后与另一部分干空气混合通过进气口18进入环境舱1内控制舱内湿度。恒温水浴与环境舱体夹层中水管17与相连，调节舱内温度。环境舱盖上的温湿度传感器12显示舱内的温湿度情况。通过与环境舱1连通的真空泵10抽真空，根据环境舱盖上的压力传感器8示数，调节与真空泵相连的针阀9，实现舱内的压力控制。通过出气口20上连接的球阀13，利用大气采样仪15和气泡吸收瓶14实现对舱内的气体的吸收采样。

实施例1：

本发明提供了一种如图1所示的小型环境舱的压力控制和采样方法，主要包括真空泵、压力传感器、针阀、大气采样仪和球阀。待测建筑材料放入调节好温湿度的小型环境舱后，通过真空泵和针阀，根据压力传感器的示数调节小型环境舱内的压力，建筑材料中释放出的气态化学污染物通过球阀和大气采样仪采集至气泡吸收瓶或采样管中。

由于该发明的方法不受建筑材料类型的限制，故本实例以聚氨酯涂料中甲醛的释放量检测为例进行实施例说明。

本实施例采用了图1所示的小型环境舱系统。本实施例是模拟拉萨地区低压环境的实验，设置温度为23℃，湿度为60％，换气速率为1/h，压力为70kpa。具体实施步骤如下：

(1)打开空气气瓶，调节质量流量计使换气速率达到1/h；

(2)打开恒温水浴，设置温度为23℃，调节加湿罐前针阀，使湿度达到60％；

(3)将涂料按照施工比例进行调配，使用羊毛刷将调配好的涂料涂布在15cm×15cm的不锈钢板上，涂布面积为14cm×14cm，涂料质量为8.5g；

(4)将涂有涂料的不锈钢板放入环境舱中并密封环境舱；

(5)打开真空泵，观察待温度升至设定温度，观察压力传感器的示数，待舱内压力接近70kpa时，调节针阀的开度，减小抽气量，使压力稳定在目标值；

(6)采样时，将装有吸收液的气泡吸收瓶连接在大气采样仪和环境舱的采样口上，打开大气采样仪，将流量设置为稍大于目标流量(0.5l/min)，待吸收瓶中缓慢鼓泡时，打开环境舱采样口上的球阀，同时调节大气采样仪的流量至0.5l/min，进行采样；

在该实施方式下，样品涂料中甲醛的释放情况如图2所示：

实施例2：

本实施例所用的系统及原料同实施例1，不予赘述。

本实施例采用了图1所示的小型环境舱系统。本实施例是模拟乌鲁木齐地区低压环境的实验，设置温度为23℃，湿度为60％，换气速率为1/h，压力为90kpa。具体实施步骤如下：

(1)打开空气气瓶，调节质量流量计使换气速率达到1/h；

(2)打开恒温水浴，设置温度为23℃，调节加湿罐前针阀，使湿度达到65％；

(3)将涂料按照施工比例进行调配，使用羊毛刷将调配好的涂料涂布在15cm×15cm的不锈钢板上，涂布面积为14cm×14cm，涂料质量为8.5g；

(4)将涂有涂料的不锈钢板放入环境舱中并密封环境舱；

(5)打开真空泵，观察待温度升至设定温度，观察压力传感器的示数，待舱内压力接近90kpa时，调节针阀的开度，减小抽气量，使压力稳定在目标值；

(6)采样时，将装有吸收液的气泡吸收瓶连接在大气采样仪和环境舱的采样口上，打开大气采样仪，将流量设置为稍大于目标流量(0.5l/min)，待吸收瓶中缓慢鼓泡时，打开环境舱采样口上的球阀，同时调节大气采样仪的流量至0.5l/min，进行采样；

在该实施方式下，样品涂料中甲醛的释放情况如图3所示：

本发明公开和提出的一种小型环境舱的低压调节采样方法及装置，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。