一种高密度聚乙烯膜阻隔挥发性有机物时渗透系数的测定方法技术

本发明专利技术提供了一种高密度聚乙烯(HDPE)膜阻隔挥发性有机物时渗透系数的测定方法，属于有机污染场地风险管控评价技术领域。基于目前现有的高密度聚乙烯膜渗透系数和透过量的测试方法仅仅适用于水蒸气或者单一挥发性有机物测定，无法同时测定多种挥发性有机物，本发明专利技术提出了基于高密度聚乙烯膜阻隔模拟装置和GC

【技术实现步骤摘要】
一种高密度聚乙烯膜阻隔挥发性有机物时渗透系数的测定方法


[0001]本专利技术属于有机污染场地风险管控评价
，具体涉及一种高密度聚乙烯膜阻隔有机污染场地挥发性有机物的渗透系数的测定方法。

技术介绍

[0002]挥发性有机物(VOCs)极易通过空气被人体吸入，当达到一定量时会造成人体肝脏、肾脏、大脑和神经系统损伤等严重后果。因此，通过风险管控技术阻断挥发性有机物的暴露途径至关重要。阻隔填埋技术通过铺设阻隔层阻断土壤中污染物迁移扩散的途径，使污染土壤与四周环境隔离，避免污染物与人体接触和随降水或地下水迁移而对人体和周围环境造成的危害，是主要的风险管控技术之一。阻隔填埋技术由于处理周期较短、处理成本较低的优点，在我国已经发展十几年、应用近千个工程。阻隔挥发性有机物暴露途径的方法包括铺设阻隔层、泡沫覆盖等。
[0003]高密度聚乙烯(HDPE)膜是一种常见的阻隔材料。HDPE膜与土壤垫层组成复合衬垫常用于有机污染场地及有机、重金属复合污染场地。然而，文献(Edil T B.A review of aqueous
‑
phase VOC transport in modern landfill liners[J].Waste Management,2003,23(7):561
‑
571.和冯世进,彭明清,陈樟龙,等.复合衬垫中污染物一维瞬态扩散
‑
对流运移规律研究[J].岩土工程学报,2022,44(5):799
‑
809.)表明VOCs能以较快的速度通过HDPE膜。因此，研究VOCs透过HDPE膜的效果十分重要。
[0004]塑料薄膜和薄片渗透性能的测试方法包括杯式增重与减重法、电解传感器法、红外检测器法、湿度传感器法和压差法。杯式增重与减重法利用膜两侧水蒸气压差，测试一定时间透湿杯中透过试样的水蒸气质量，以此计算水蒸气透过量和水蒸气透过系数。其中，增重法即透湿杯整体质量逐渐增大，减重法即透湿杯整体质量逐渐减小。电解传感器法中，水蒸气从湿腔透过试样进入干腔，被载气携带到电解池内，被电极表面的五氧化二磷定量吸收后被电解成氧气和氢气，根据电解电流的数值计算得到水蒸气透过率。红外检测器法中水蒸气从高湿腔透过试样进入低湿腔，被载气携带到红外检测器产生电信号，根据输出的电信号计算样品水蒸气透过率。湿度传感器法中，水蒸气从具有饱和水蒸气的高湿度腔透过试样进入低湿度腔，用湿度传感器测量低湿度腔的相对湿度和渗透时间，计算试样的水蒸气透过率。目前，杯式增重与减重法、电解传感器法、红外检测器法、湿度传感器法仅仅适用于水蒸气透过HDPE膜的渗透系数或透过率测量、计算，无法测定挥发性有机物透过HDPE膜的渗透系数。
[0005]压差法中，试样将反应室分隔成两个部分，其中一部分充满105pa试验气体作为高压室，用真空泵将另一部分内空气抽到接近零值作为低压室。通过高压室和低压室两侧连接的测压装置分别测定压力变化，并记录渗透时间，即可计算得到气体透过量和气体渗透系数。压差法利用充有试验气体的高压室与低压室之间的压力差测定试验气体的气体透过量和气体渗透系数，可用于挥发性有机物。但是，压差法需要专业透气仪进行试验，该方法
专业性强、适应性窄且每次试验仅适用于一种气体透过量和渗透系数的测定。
[0006]本专利技术提出了基于高密度聚乙烯膜阻隔模拟装置和GC
‑
MS测试的高密度聚乙烯膜阻隔挥发性有机物的渗透系数的测定方法。该测定方法包括了高密度聚乙烯膜阻隔模拟装置和GC
‑
MS测试设备。高密度聚乙烯膜阻隔模拟装置由两个反应器构成，向1号反应器中加入挥发性有机物混合溶液并用HDPE膜密封，将密封后的1号反应器放入2号反应器中恒温静置，使挥发性有机物汽化并通过分子扩散渗透HDPE膜进入2号反应器中。采用气相色谱
‑
质谱测定反应器中挥发性有机物质量，计算渗透系数。该方法创新性强、适用广泛，可同时测定多种挥发性有机物渗透HDPE膜的渗透系数，为有机污染场地的HDPE膜阻隔修复技术筛选与评价提供技术参考。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种高密度聚乙烯膜阻隔挥发性有机物时渗透系数的测定方法。
[0008]本专利技术的技术方案：
[0009]一种高密度聚乙烯膜阻隔挥发性有机物时渗透系数的测定方法，通过向1号反应器中加入挥发性有机物混合溶液并用HDPE膜阻隔层密封，将密封后的1号反应器放入2号反应器中恒温静置，使挥发性有机物气化并通过分子扩散渗透HDPE膜进入2号反应器中，并通过气相色谱
‑
质谱测定2号反应器中挥发性有机物质量的方法，计算渗透系数；具体步骤如下：
[0010]S1：建立挥发性有机物渗透HDPE膜的装置；
[0011]S11：选取1号反应器，对1号反应器增加HDPE膜阻隔层，并向1号反应器中加入适量挥发性有机物溶液，密封；
[0012]S12：选取2号反应器，将1号反应器垂直放入2号反应器中，对2号反应器进行密封，静置一段时间待测2号反应器中挥发性有机物质量；
[0013]静置期间，1号反应器中的挥发性有机物从液态转化为气态，并最终在1号反应器中达到气
‑
液平衡状态；同时，1号反应器空气中的挥发性有机物通过分子扩散渗透HDPE膜进入2号反应器中；2号反应器测量时间段选取应在1号反应器中挥发性有机物达到气
‑
液平衡状态之后、2号反应器中挥发性有机物质量均匀增加的时间段；
[0014]S2：测定挥发性有机物渗透HDPE膜阻隔层质量；
[0015]S21：通过气相色谱—质谱测定透过1号反应器的HDPE膜阻隔层进入2号反应器中挥发性有机物的质量；
[0016]S211：根据挥发性有机物相的色谱—质谱相关检测标准设定测试参数；
[0017]S212：按照确定好的测试参数和标准曲线测定不同时间段透过HDPE膜阻隔层进入2号反应器中挥发性有机物的质量Δm；
[0018]S3：计算挥发性有机物渗透HDPE膜阻隔层的渗透系数；
[0019]S31：测量和计算HDPE膜阻隔层渗透有机物的面积A、记录渗透时间t；
[0020]S32：根据挥发性有机物渗透HDPE膜阻隔层进入2号反应器中的质量分别计算1号反应器和2号反应器中污染物的分压，并计算压力差Δp；
[0021]S321：1号反应器内挥发性有机物的分压p1测量及计算：将1号反应器瓶盖中HDPE
膜阻隔层替换为密封性极好、不渗透的硅胶垫片，使1号反应器内挥发性有机物达到气
‑
液平衡，即气相中浓度不再增加；测定平衡后1号反应器气相中挥发性有机物质量，计算各种挥发性有机物的分压p1；
[0022]S322：2号反应器内挥发性有机物的分压p2测量及计算：根据2号反应器中挥发性有机物质量，根据公式(2)计算2号反应器各种挥发性有机物分压p2；
[0023]计算公式：P
·<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度聚乙烯膜阻隔挥发性有机物时渗透系数的测定方法，其特征在于，通过向1号反应器中加入挥发性有机物混合溶液并用高密度聚乙烯HDPE膜阻隔层密封，将密封后的1号反应器放入2号反应器中恒温静置，使挥发性有机物气化并通过分子扩散渗透HDPE膜进入2号反应器中，并通过气相色谱
‑
质谱测定2号反应器中挥发性有机物质量的方法，计算渗透系数；具体步骤如下：S1：建立挥发性有机物渗透HDPE膜的装置；S11：选取1号反应器，对1号反应器增加HDPE膜阻隔层，并向1号反应器中加入适量挥发性有机物溶液，密封；S12：选取2号反应器，将1号反应器垂直放入2号反应器中，对2号反应器进行密封，静置一段时间待测2号反应器中挥发性有机物质量；静置期间，1号反应器中的挥发性有机物从液态转化为气态，并最终在1号反应器中达到气
‑
液平衡状态；同时，1号反应器空气中的挥发性有机物通过分子扩散渗透HDPE膜进入2号反应器中；2号反应器测量时间段选取应在1号反应器中挥发性有机物达到气
‑
液平衡状态之后、2号反应器中挥发性有机物质量均匀增加的时间段；S2：测定挥发性有机物渗透HDPE膜阻隔层质量；S21：通过气相色谱—质谱测定透过1号反应器的HDPE膜阻隔层进入2号反应器中挥发性有机物的质量；S211：根据挥发性有机物的气相色谱—质谱检测标准设定测试参数；S212：按照确定好的测试参数和标准曲线测定不同时间段透过HDPE膜阻隔层进入2号反应器中挥发性有机物的质量Δm；S3：计算挥发性有机物渗透HDPE膜阻隔层的渗透系数；S31：测量和计算HDPE膜阻隔层渗透有机物的面积A、记录渗透时间t；S32：根据挥发性有机物渗透HDPE膜阻隔层进入2号反应器中的质量分别计算1号反应器和2号反应器中污染物的分压，并计算压力差Δp；S321：1号反应器内挥发性有机物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡喜运，李舒琴，谢晴，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：