关键词

活性炭管; 提取率; 有机蒸气; 空气采样; 工作环境测量

有害物质，特别是空气中的各种有机蒸气的测量技术在管理和改善工作环境中具有重要作用。我们今天可以通过几种类型的气体传感器或指示器直接测量高水平的有机蒸气。然而，在许多情况下，低浓度的有机蒸气（〜几十ppm）无法检测或难以进行精确测量。因此，在由日本政府的工业安全和健康法确定的工作环境测量中，使用活性炭管（采样管）通过抽吸泵单元的浓缩方法对测量对象蒸汽进行采样。也就是说，在集中采样一定时间后，测量对象成分用有机溶剂提取（例如，二硫化碳，乙腈，来自活性炭的甲醇等。然后，通过气相色谱仪测量液体样品。上述方法称为固体物质收集方​​法，并且参考由日本政府的工作场所评估标准建立的298K的对照浓度进行测量。

但是，该方法也存在缺陷。特别是，根据有机蒸气的种类和环境，目标成分从活性炭中的提取率变低，这种现象使得测量精度极差。特别是在低浓度蒸气和活性炭收集量少的情况下，效果很明显，并且由于该现象的原因，预计会有两个主要因素。一方面，活性炭管的收集能力因各种类型的有机蒸气而不同。此外，传统的活性炭具有窄的孔发展尺寸分布（传统活性炭在材料科学中被称为典型的“微孔碳材料”），并且难以实现测量对象成分的足够高的吸附和解吸速率。

一些先前的论文[ 1，2 ]由现有活性炭管产品报告的关于提取率测量的电流的例子，它们指出了几种类型的有机蒸汽（为实例;芳族化合物，醇，酮，溶纤剂和乙酸酯），其显示出低的与其他化合物相比的比率。特别是，论文报道6种有机蒸气（甲苯，1-丁醇，丙酮，乙二醇单乙醚（EGEE），乙酸丁酯和环己酮）即使在0.5E以上的较高浓度区域，萃取率也低于96％（E为对照）浓度（表1））。

表1：根据日本政府的工作场所评估标准（2013）建立的298K的有机蒸气的对照浓度的实例。

然而，以往文献[ 1，2]在日本仅处理相同的一种活性炭管产品。此外，对于几乎现有的产品，低于0.5E的较低浓度区域的提取率仍然不明确。考虑到工作环境中低浓度和超低浓度有机蒸汽的控制，这种情况存在问题。下部区域的提取率信息对于使用采样管产品也是必要且有用的。关于这个问题，我们将测量低浓度区域每个采样管产品的提取率，并在未来几天找出它们的细节。特别是，使用7种现有的活性炭管产品，我们将主要测量化合物的提取率，主要是在低浓度<0.5E的芳香族化合物，醇类，酮类，溶纤剂和醋酸酯类中。

我们研究的一些测量实例描述如下。每个活性炭样品的提取率的测量参考日本工作环境测量指南（由日本工作环境测量协会编辑）中描述的相平衡方法进行[ 3 ]。实验中的测量对象成分是甲苯，1-丁醇，乙酸丁酯和环己酮。

对应于0.025E，0.05E，0.5E和1.0E（收集空气含量5L，298K）的测试液体溶液通过表2中所示的条件制备。我们使用Wako Pure Chemical Industries Ltd.的产品用于每种有机溶剂。在每次测量中，使用从取样管产品中取出的一定量（〜约100mg）的活性炭样品。在小瓶容器中向每个活性炭样品中加入约1ml的测试液体溶液。一小时后，使用微量注射器通过气相色谱仪测量液体样品。我们使用了气相色谱仪SHIMADZU GC-14B，它配备了FID（氢火焰离子化检测器）检测器和C-R8A Chromatopac数据处理器，用于测量提取率。每次测量使用氦气（> 99.995％）作为载气，并且通过气相色谱系统从数据的峰面积计算每个样品的提取率（表3）。结果在表3显示了由于物体有机蒸气浓度的变化而导致的上述提取率的倾斜。

表2：用于测量活性炭管产品的提取率的测试液体溶液的制备条件。E是表1中所示的有机蒸气的对照浓度。

表3：活性炭管产物的提取率测量数据随物体有机蒸气浓度的变化（N = 3）。E是表1中所示的有机蒸气的对照浓度。

预计活性炭中目标成分的提取率受提取溶剂类型和使用气相色谱设备的测量技术的影响。此外，具有宽孔径分布和发展的多孔碳材料[ 4 ]，在材料科学中被称为中孔材料，似乎对改善现有活性炭的提取率的上述现象具有良好的效果。我们还将在未来详细研究以上几点。