闭环电位定密二法测境空碱性胶气中气溶
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发布时间：2025-05-15 13:23:24
2.3 采样滤膜的电位定密选择
针对目标物和分析要求选择不同的滤膜。选择滤膜时需要考虑滤膜阻力及其对颗粒物的法测阻隔效果，同时还要保证滤膜的闭环材质能够满足化学分析的要求。目前对气溶胶和氢氧化钠分析的境空碱性胶相关文献和标准中，多采用聚四氟乙烯滤膜、气中气溶过氯乙烯滤膜、电位定密石英滤膜和玻璃纤维滤膜。法测
针对上述4种滤膜进行对比研究。闭环聚四氟乙烯滤膜具有杂质含量低的境空碱性胶优点，但是气中气溶其机械延展性差、流阻率高，电位定密仅适用于低流量采样；过氯乙烯滤膜具有杂质含量低、法测易消解的闭环优点，非常适合用于金属元素的境空碱性胶分析中。但是气中气溶其疏水性强，无法满足直接在滤膜上加标氢氧化钠水溶液的实验要求；而石英滤膜和玻璃纤维滤膜对粒径大于0.5μm的颗粒物的阻隔效率均不低于99.9%，且具有很好的化学稳定性和化学惰性。石英滤膜的金属杂质含量相对更少，更适合对金属的分析。本实验测定的目标物为氢氧根离子，石英滤膜与玻璃纤维滤膜的背景干扰均较低，且萃取效率均在90%以上。而石英滤膜材质相对较脆、易剥落，因此最终选取玻璃纤维滤膜对密闭环境空气中碱性气溶胶进行采样。
2.4 前处理方式的选择
在大气气溶胶的酸碱性分析中，可以采用水或稀酸对滤膜进行洗脱。考虑到采用稀酸作为洗脱剂，在现场测试时会对密闭环境造成二次污染，并且计算公式更为复杂，因此选择以水作为洗脱剂。
现有标准和文献中相关的样品处理方式分别为超声波提取法、加热浸出法、振荡法。在滤膜上加入含100μg氢氧化钠的氢氧化钠溶液，然后将滤膜直接剪碎置于比色管中，分别采取超声、加热和振荡方式来对滤膜进行洗脱，测定样品溶液的pH值，采用式（1）计算得到氢氧化钠的加标量，考察相同的前处理时间（10min）下不同前处理方式的回收率。试验结果表明，不同样品处理方式的回收率差别较小。而振荡的方式操作简便，且对温度的控制最容易实现，便于后续在25℃条件下对样品溶液的pH值进行测定。因此在采取振荡的方式来对滤膜进行处理。
2.5 振荡时间的选择
样品振荡时间直接影响氢氧化钠的洗脱效率。试验在滤膜上加入含100μg氢氧化钠的氢氧化钠水溶液，直接剪碎置于比色管中，加入20mL水浸泡滤膜，分别振荡1、5、10、20、30min后测定溶液的pH值，按照式(1)计算得到加标氢氧化钠的含量。考虑到氢氧化钠易溶于水，因此振荡时间仅考察30min以内的回收率变化规律。图1为不同振荡时间对回收率的影响。
从图1可以看出，随着振荡时间的延长，回收率缓慢下降。这可能是由于空气中的CO2会溶解在试样溶液中，从而使测定结果偏低。振荡时间在5min内的回收率变化不大，考虑到振荡过程中CO2的影响，实验选择振荡时间1min。
2.6 检出限
按照样品分析的全部步骤，重复n（n≥7）次空白实验，将各测定结果换算为样品的浓度，计算n次平行测定的标准偏差，按式(2)计算方法检出限。
式中：S—n次空白实验的标准偏差（n≥7）；
t(n-1，0.99)—置信度为99%、自由度为n-1的t分
布值（当n=7次时，t(6，0.99)=3.14）。
按照实验方法，采集300L不含碱性气溶胶的空气，对空白滤膜进行处理后平行测定7次，以此计算碱性气溶胶的检出限，得到空气中碱性气溶胶的为0.001mg/m3。
2.7 加标回收与精密度试验
在滤膜上分别滴加含氢氧化钠15、30、90、150、300μg的氢氧化钠溶液，即分别模拟空气中碱性气溶胶含量为0.05、0.10、0.30、0.50、1.00mg/m3的条件。将加入氢氧化钠溶液的滤膜安装到采样泵上，启动采样泵以10L/min的流量抽取300L干净空气，模拟碱性气溶胶的采样过程，然后将完成采样过程的滤膜剪碎于比色管中，按照样品的测定过程完成测试。重复上述步骤6次，分别计算方法的精密度与回收率。试验结果列于表2。
由表2可知，在碱性气溶胶浓度为0.05～1.00mg/m3范围内，该方法的回收率为84.4%～90.4%，测定结果的相对标准偏差小于5%。舰船舱室空气中碱性气溶胶的最大容许浓度为0.15mg/m3，该方法的测定范围、回收率和精密度能够满足实际样品的检测需求。
3 结语
采用玻璃纤维滤膜采集密闭环境空气中碱性气溶胶，电位法测定pH值直接计算即可得到空气中碱性气溶胶的浓度。该方法操作简单、高效，环境友好，采样和测试过程均不会造成二次污染，满足潜艇等密闭环境现场测试的要求，且检出限和测定范围等指标符合相关控制标准，可以应用于密闭环境中碱性气溶胶的测定。
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