氣溶膠(氣霧劑)燃燒熱檢測樣品采集方法研究

(1.四川省危險化學品質量監督檢驗所，四川成都,610021；2.重慶博安科創科技有限公司，重慶,400010)

根據聯合國 《全球化學品統一分類和標簽制度》(GHS)，氣溶膠屬于17種化學品物理危險性種類中的一類。鑒定氣溶膠的危險性類別，需對氣溶膠樣品的化學燃燒熱進行檢測，化學燃燒熱檢測數據是指導氣溶膠(氣霧劑)的危險性類別判定的關鍵依據之一。

氣溶膠在GHS中的定義：噴霧器(系任何不可重新灌裝的容器，該容器用金屬、玻璃或塑料制成)內裝壓縮、液化或加壓溶解的氣體(包含或不包含液體、膏劑或粉末)，并配有釋放裝置以使內裝物噴射出來，在氣體中形成懸浮的固態或液態微粒或形成泡沫、膏劑或粉末或者以液態或氣態形式出現。

氣溶膠(氣霧劑)進行燃燒熱檢測時樣品的完全采集十分困難。原因在于氣溶膠(氣霧劑)的使用要求其本身含有極易于揮發的低沸點物質，以便于氣溶膠(氣霧劑)容器內的物質噴出。低沸點物質如丙烷、丁烷、二甲醚等，沸點一般在0℃以下，都屬于易燃物質。因此氣溶膠(氣霧劑)在采集樣品檢測化學燃燒熱時，由于低沸點物質的損失，帶來化學燃燒熱的檢測結果偏低。為此，我們特地設計了一套氣溶膠(氣霧劑)的樣品采集容器和配套樣品采集裝置。

1 技術難點及技術方案

1.1 技術難點

(1) 大部分氣溶膠(氣霧劑)的噴出物為氣態和液態物質的混合物，為了保證這種氣液樣品的完整采集，需要設計一套氣液樣品的采集設備，以及氣液樣品的采集容器。該采集容器置于量熱儀中，進行化學燃燒熱的檢測。

(2) 樣品采集容器需要單獨設計，由于氣液樣品含有低沸點物質，樣品采集容器需要能夠承載一定壓力。樣品采集容器在量熱儀中能夠完全燃燒，每批樣品采集容器的空白化學燃燒熱的檢測結果絕對差值應不大于0.5 kJ/g。

1.2 技術方案

(1)為了實現氣溶膠(氣霧劑)氣液樣品的采集方便，我們設計采用可調節的夾持模塊，可固定市場上絕大部分的商品氣溶膠(氣霧劑)罐體，實現罐體中心噴嘴口通過夾持模塊與氣液樣品采集容器對接，完成對氣液樣品的采集。

(2)為實現氣液樣品的完整采集，通過大量試驗，我們設計采用厚度1毫米的聚烯烴聚合物外殼，帶標準尺寸的不銹鋼轉接頭，聚合物外殼能在量熱儀中完全燃燒。為實現樣品采集容器的化學燃燒熱空白檢測值的一致性，我們采用3D打印技術批量打印樣品采集容器的聚合物外殼，保證樣品采集容器的質量一致性。

圖1 氣液樣品采集容器

(3) 樣品采集容器的不銹鋼轉接頭與聚合物外殼經過一定溫度、時間熱合，經試驗氣液樣品采集過程中和采集后的密封性完好，滿足提高樣品化學燃燒熱檢測準確度的要求。

2 實驗部分

2.1 實驗儀器及材料

CT6000全自動量熱儀(鶴壁市天潤電子科技有限公司)；電子天平(精度0.0001g，梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司)；氧氣(純氧，四川梅塞爾氣體產品有限公司)；本研究自制氣液樣品采集容器若干，殺蟲氣霧劑樣品。

2.2 實驗步驟

2.2.1 氣液樣品采集容器空白燃燒熱測定

隨機取5個樣品采集容器，在電子天平上準確稱量，由全自動量熱儀測定空白化學燃燒熱(△H0)，實驗結果見表1。

表1 樣品采集容器化學燃燒熱空白測定結果

樣品采集容器的質量包括不銹鋼轉接頭的質量。

2.2.2 樣品燃燒熱測定

實驗室準備市售殺蟲氣霧劑樣品，使用本研究自制樣品采集容器試驗5次，使用量熱儀的樣品不銹鋼坩堝直接取樣試驗5次，化學燃燒熱(△H1、△H2)的實驗結果分別見表2和表3。

表2 樣品采集容器試驗測定結果

表3 直接取樣試驗結果

2.2.3 結果分析

樣品采集容器的空白化學燃燒熱檢測絕對差值為0.30 kJ/g，達到了預期技術要求。根據表2、表3的實驗結果，樣品采集容器檢測的△H結果重復性較好，較直接取樣的△H結果高2.21 kJ/g，約9.5%。△H的高出部分，即是氣霧劑樣品未被采集到的的低沸點成分的化學燃燒熱。

3 結論

本研究技術方案解決了氣溶膠(氣霧劑)氣液樣品在采集的時候低沸點成分丟失的問題，從而實現樣品的完全收集；樣品采集過程脫離人工操作，減少人工造成的誤差，提高了檢測數據準確度；填補了國內氣溶膠(氣霧劑)化學燃燒熱測定樣品完全采集無設備的現狀。