木家具挥发性有机物现场快速检测采样装置研究

木家具挥发性有机物现场快速检测采样装置研究

潘阮，丁成华，施恒

苏州市产品质量监督检验院 江苏苏州 215000

摘要：如今，人们越发重视室内空气质量，木家具 VOCs 污染问题愈发引人瞩目。文中针对木家具 VOCs 现场快速检测采样装置深入研究，点明现有采样方法的不足，剖析 VOCs 来源及危害后，着重介绍新型采样装置的设计、结构与关键技术，像吸附材料筛选、流量和时间优化等。经实验证实，该装置具备高灵敏度、快速采样与操作简易等优势，为木家具 VOCs 现场检测筑牢根基，有力保障室内环境与消费者健康。

关键词：木家具；挥发性有机物；现场快速检测；采样装置

引言：木家具作为室内装饰的重要组成部分，在美化生活空间的同时，也可能成为挥发性有机物（VOCs）的释放源。这些 VOCs 包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯等多种有害物质，长期暴露在含有高浓度 VOCs 的环境中，会对人体的呼吸系统、神经系统、免疫系统等造成严重损害，引发诸如咳嗽、气喘、过敏、头晕、乏力等健康问题，甚至可能导致癌症等严重疾病。因此，准确、快速地检测木家具中的 VOCs 含量至关重要。然而，传统的采样和检测方法往往存在操作复杂、耗时较长、需要专业实验室设备等缺点，难以满足现场快速检测的需求。因此，研发一种高效、便捷的木家具 VOCs 现场快速检测采样装置具有重要的现实意义。

1木家具 VOCs 的来源与危害

1.1来源

木家具中的 VOCs 主要来源于木材本身、胶粘剂、涂料、防腐剂等原材料。木材在生长过程中可能会吸收一些挥发性有机化合物，而在加工过程中，如干燥、切割、打磨等环节，这些化合物会部分释放出来。此外，胶粘剂和涂料中通常含有大量的有机溶剂，如甲醛、苯系物等，在家具使用过程中会持续挥发，成为室内 VOCs 的主要来源之一。防腐剂中的化学成分也可能会释放出 VOCs，对室内空气质量造成影响。

1.2危害

VOCs 对人体健康的危害是多方面的。甲醛是一种常见且危害较大的 VOC，长期接触低浓度甲醛可引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症，引起新生儿体质降低、染色体异常，甚至引起鼻咽癌等。苯系物如苯、甲苯、二甲苯等，具有较强的毒性，可导致人体造血系统受损，引发白血病等严重疾病。此外，VOCs 还会对室内环境产生不良影响，如产生刺激性气味，降低室内空气质量，影响人们的生活舒适度和工作效率。

2现有采样方法的局限性

2.1实验室采样方法

传统的实验室采样方法如静态顶空法、固相微萃取法等，虽然具有较高的灵敏度和准确性，但需要将样品采集后带回实验室进行分析，操作繁琐，耗时较长，且在采样和运输过程中可能会导致样品中 VOCs 的损失或变化，影响检测结果的真实性。此外，这些方法需要专业的实验室设备和技术人员，检测成本较高，难以满足现场快速检测的需求。

2.2现场采样方法

目前的现场采样方法如便携式采样泵结合吸附管采样，虽然能够在现场进行采样，但存在一些局限性。例如，采样泵的流量稳定性较差，可能导致采样量不准确；吸附管的吸附容量有限，对于高浓度的 VOCs 可能会出现穿透现象，影响采样的完整性；而且现场操作相对复杂，需要操作人员具备一定的专业知识和技能，不利于在非专业人员中推广应用。

3新型采样装置的设计原理与结构组成

3.1设计原理

新型采样装置基于吸附富集原理，采用高效吸附材料对木家具释放的 VOCs 进行吸附捕集。通过控制采样流量和时间，使一定体积的空气通过吸附材料，VOCs 被吸附在材料表面，从而实现对 VOCs 的采集。在采样结束后，将吸附有 VOCs 的材料通过适当的解吸方法，如热解吸或溶剂解吸，将 VOCs 释放出来，然后采用合适的检测仪器进行分析测定，从而得出木家具中 VOCs 的含量。

3.2结构组成

采样头：采样头采用特殊设计，确保空气能够均匀地通过吸附材料。采样头内部安装有可拆卸的吸附管，方便更换吸附材料。采样头的进气口和出气口设计合理，能够有效减少空气阻力，保证采样流量的稳定性。

采样泵：选用高精度、恒流量的采样泵，能够精确控制采样流量，确保采样过程的准确性和重复性。采样泵的流量范围可根据实际需求进行调节，以适应不同浓度的 VOCs 采样。

流量控制系统：配备先进的流量控制系统，通过传感器实时监测采样流量，并与预设的流量值进行比较，自动调节采样泵的转速，使采样流量保持稳定。流量控制系统还具有流量显示和报警功能，方便操作人员及时了解采样流量的情况，确保采样过程的正常进行。

计时器：内置计时器，用于精确控制采样时间。操作人员可以根据实际情况设置采样时间，采样装置在达到预设时间后自动停止采样，保证采样量的准确性和一致性。

吸附材料：选择具有高吸附容量、高选择性、良好的热稳定性和化学稳定性的吸附材料，如活性炭纤维、多孔聚合物等。这些吸附材料能够有效地吸附木家具释放的各种 VOCs，且解吸性能良好，便于后续的检测分析。

4新型采样装置的关键技术特点

4.1高灵敏度吸附材料的选择

经过大量实验筛选，确定了适合木家具 VOCs 采样的吸附材料。例如，活性炭纤维具有较大的比表面积和丰富的微孔结构，对 VOCs 的吸附能力强，尤其是对低浓度的 VOCs 具有较高的吸附效率，能够有效地提高采样装置的灵敏度，确保即使在木家具 VOCs 释放量较低的情况下，也能准确地采集到足够的样品进行检测分析。

4.2精确的采样流量控制

采用高精度的采样泵和先进的流量控制系统，能够将采样流量的误差控制在极小范围内，保证采样过程的准确性和重复性。稳定的采样流量可以确保在相同的采样时间内，采集到的空气体积相同，从而提高了检测结果的可比性和可靠性。此外，精确的采样流量控制还可以根据实际需要，灵活调整采样流量，以适应不同浓度的 VOCs 采样需求，避免因采样流量过大或过小导致的采样误差。

4.3优化的采样时间设置

通过对不同种类木家具 VOCs 释放规律的研究，结合吸附材料的吸附容量和检测仪器的灵敏度，确定了最佳的采样时间范围。在这个时间范围内，既能保证吸附材料充分吸附木家具释放的 VOCs，又不会因为采样时间过长而导致吸附饱和或穿透现象的发生。优化的采样时间设置提高了采样效率，减少了现场检测的时间成本，同时也保证了检测结果的准确性。

5实验验证与性能评估

5.1实验方法

选取了多种不同材质、不同工艺制作的木家具作为实验对象，使用新型采样装置对其释放的 VOCs 进行现场采样。同时，采用传统的实验室采样方法作为对比，对采集到的样品进行分析检测。检测仪器选用气相色谱 - 质谱联用仪（GC-MS），能够准确测定样品中各种 VOCs 的种类和含量。

5.2实验结果与分析

实验结果表明，新型采样装置与传统实验室采样方法在检测木家具 VOCs 含量方面具有良好的相关性，检测结果基本一致。但新型采样装置在采样时间上明显缩短，从传统方法的数小时缩短到几十分钟，大大提高了现场检测的效率。此外，新型采样装置的操作简便，无需专业技术人员即可完成采样过程，且采样装置的稳定性和重复性良好，多次采样的相对标准偏差较小，说明该装置具有较高的可靠性和准确性。

结语：

概而言之，据上文的分析，可以知道，木家具 VOCs 现场快速检测采样装置的成功研发意义重大。它有效克服了传统采样方法的局限，凭借高灵敏度吸附材料、精准流量控制和优化采样时间等关键技术，实现了高效准确采样。实验验证其性能卓越，操作简便、结果可靠。展望未来，随着技术的持续进步，该装置有望进一步优化完善，结合新型检测技术，为室内空气质量保障和消费者健康守护发挥更大作用，推动木家具行业向绿色环保方向迈进。

参考文献：

[1]罗晓妍.家具生产废气中挥发性有机物的检测方法探析[J].中国新技术新产品,2021(09):59-61.

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