摘要在职业卫生领域,我国对于工作场所有毒有害气体的监测与治理越来越重视。而在职业病危害因素检测的过程中,待测气体的采样工作又是尤为重要的,它是测定化学性有害因素的首要步骤。采样介质的选择会直接影响到监测结果的正确与否。<br> 甲苯是苯系物中比较有代表性的一种有机化合物,它在工业生产中,诸如石油化工、林业化工、合成工业、冶炼工业等领域均存在。与其它苯系物相比,甲苯毒性较小,所以在实际使用过程中,逐渐使用甲苯来替代毒性较大的苯和二甲苯等物质。因此本文选取甲苯作为苯系物的代表性物质进行研究。过量的甲苯挥发气体具有刺鼻气味、并且带有一定的毒性,甚至含有一定的致癌性,会对人的身体健康及生存环境造成非常严重的危害。中华人民共和国国家职业卫生标准《工作场所有害因素职业接触限值-化学有害因素》中对甲苯的职业接触限值进行了具体规定,规定时间加权平均容许浓度(PC-TWA)不得超过50mg/m3,短时间接触容许浓度(PC-STEL)不得超过100mg/m3。因此,对于工作环境中甲苯的含量要定期进行监测,降低环境中有害污染物对作业者的身体损伤。<br> 本论文正是基于以上现状,制备了石墨烯原料并设计了石墨烯作为采样介质吸附甲苯的实验。研究了石墨烯在主动采样法中作为采样介质的可能性,并分析了采样因素对采样结果的影响。在石墨烯的制备阶段,分别对比了石墨原料的颗粒大小、氧化剂用量以及反应时间等因素对制备结果的影响,选择制备的最优方案。在表征阶段,通过扫描电镜、傅里叶转换红外光谱仪、比表面积及孔径分析仪、X射线衍射光谱仪以及热重分析仪等分析仪器对制备的石墨烯进行微观结构以及化学结构的表征。在吸附实验阶段,采用动态吸附法,实时监测甲苯气体通过石墨烯吸附剂前后的浓度变化,绘制了不同初始浓度以及不同吸附温度下的吸附穿透曲线并计算了平衡吸附量。<br> 研究表明:<br> 1.实验过程中通过改变石墨原料、氧化剂用量以及反应时间等因素,观察分散液颜色的变化,成功的通过氧化还原法制备了石墨烯粉末。<br> 2.扫描电镜结果观察到了石墨烯的片层结构,其表面有大量褶皱,这也反应了普通干燥法处理的石墨烯有片层堆叠的问题;傅里叶转换红外光谱结果表明氧化石墨烯携带含氧官能团,氧化情况良好,而石墨烯则不存在相应吸收峰,说明氧化石墨烯已经成功还原为石墨烯;石墨烯的比表面积为106m2/g,较大的比表面积是石墨烯吸附的前提因素;X射线衍射光谱反映出氧化石墨烯及石墨烯的层间距变化情况,层间距由原来的0.336nm,增加到了0.781nm,这说明插层反应顺利进行;热重分析表明,氧化石墨烯及石墨烯样品中含水量只占自身重量的5%左右,干燥的环境有利于吸附的进行。<br> 3.通过石墨烯对甲苯的吸附实验,表明石墨烯对甲苯气体有较好的吸附,绘制吸附穿透曲线,发现同一初始浓度下,随着温度的升高,吸附带长度变小,吸附时间减少,吸附量降低。温度一定时,浓度的升高使吸附时间降低,但吸附量会有所增加。因此,可以判断,常温下并且气体污染物浓度较高时,比较利于石墨烯对甲苯气体的吸附,符合工作场所对于采样介质的现实要求。
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