有机溶剂挥发量之估算方法
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有机溶剂挥发量之估算方法.有机溶剂挥发量之估算方法赵焕平中原大学生物环境工程学系32023桃园县中坜市中北路200号Tel: 03-2654914,Fax: 03-2654949,E-mail:hpchao@.tw有机溶剂常具有高挥发性与毒性,当它们挥发至大气中,往往会对工厂操作人员或附近居民健康造成威胁,许多工厂考虑以排放系数计算挥发性有机物(VOCs)之挥发量,虽然使用排放系数可以概略的估算出工厂整体挥发性有机物的排放量,但若要考虑有机溶剂挥发对人体健康可能产生之影响,则需要针对不同有机溶剂的个别挥发量进行估算。
可惜的是,目前所有对于有机溶剂挥发所发展出的方法均为经验方程式,虽然可以在特定条件下估算有机溶剂的挥发量,但往往因为环境条件改变或工作地点变更而造成估算误差,本文的主要目的在提供一个估算有机溶剂挥发量的方法,希望藉由此方法能够估算工厂内有机溶剂之挥发量,以减少有机溶剂周遭工作劳工可能产生之危害。
一、影响有机溶剂挥发之参数有机溶剂的挥发主要受到其本身性质的影响,其中最主要的影响因子为有机物本身的饱和蒸气压,常见有机化合物的蒸气压可以由一般物理化学的工具书查到[1],若是针对同一类型的有机物,如烷类、醇类、烯类等,饱和蒸气压将会随有机物分子量增加而减少。
若是针对不同类型的有机物如烷类与醇类,尽管分子量接近,但醇类分子间有氢键,因此戊醇的蒸气压将远低于戊烷,除了有机溶剂本身的性质外,环境因子也会影响有机溶[2,3],温度改变剂的挥发量,其中最明显者为温度与风速有机物的饱和蒸气压也会改变,通常温度增加有机物的饱和蒸气压会增加,特别是高蒸气压的化合物,温度增加时,蒸气压增加的趋势更为明显。
另外液面上方风速也是一个非常重要的影响因子,有风与无风的条件下有机物的挥发量相差常超过10倍,因此当有风通过液面上[4]。
方,将使有机溶剂的挥发量明显增加除上述影响因子外,尚有一些因子可能会影响挥发量,但却常常被忽略不计,如液体搅拌就是一个明显的例子,一般观念认为纯的有机溶剂进行搅拌,并不会增加它们的挥发量,但实际上,搅拌可使有机溶剂表面产生扰动,仍然会使有机溶剂的挥发量增加,只是此挥发增加有限,因此除非是非常迅速搅拌,否则可以忽略不计。
附件上海市工业企业挥发性有机物排放量核算暂行办法为进一步规范工业企业挥发性有机物排放量的监测统计和核算工作,促进企业提高挥发性有机物(以下简称VOCs)污染控制水平,减少VOCs排放,根据《中华人民共和国大气污染防治法》、《上海市大气污染防治条例》等规定,制定本办法。
一、适用范围本办法适用于石化行业、涂料油墨制造业、印刷业、船舶工业以及汽车制造业(涂装)VOCs排放量的核算统计,其他行业参照执行。
二、核算原则1. 坚持客观公正原则。
VOCs核算量应客观公正的反映企业实际排放水平,核算过程应体现可核查、可追溯的管理要求。
2. 坚持科学规范原则。
VOCs排放量核算方法按实测法优先,物料衡算法/公式法次之,系数法兜底的顺序选用。
3. 坚持方法统一原则。
在污染减排、环境影响评价、排污许可、排污收费和排放清单编制等工作中,企业、第三方服务机构和环保管理部门原则上均采用统一的办法进行VOCs排放量— 3 —核算。
4. 坚持企业主体原则。
突出企业主体责任,企业应按要求提供基础数据,计算方法、过程和依据,并对数据的真实性、有效性和完整性负责。
三、核算方法1 、实测法实测法适用于通过排气筒排放的污染源项的VOCs排放量核算。
核算过程中优先采用企业在线监测数据、其次采用企业手工监测数据。
实测法数据应符合以下要求:(1)在线监测数据:VOCs在线监测数据以非甲烷总烃表征,由排气筒累计排放量表征该时段VOCs实际排放量。
排污单位应根据《上海市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统安装及联网技术要求(试行)》安装污染源自动监测设备且与环保部门监控平台联网,按要求通过验收,并开展质量保证等管理工作。
如排放因子单一也可用单一因子表征或其它代表VOCs排放总量的污染因子表征,在线监测仪器的具体安装及验收等要求参照非甲烷总烃在线监测仪的相关规定执行。
(2)企业手工监测数据:排气筒未安装在线监测设施或在线监测设施数据无效,采用企业手工监测数据核算排放量。
《上海市工业企业挥发性有机物排放量通用计算方法(试行)》编制说明上海市环境保护局2017年2月为进一步规范本市工业企业挥发性有机物(VOCs)排放量统计核算,促进工业企业的技术进步和VOCs污染控制水平提高,满足上海市VOCs排污收费试点工作第二、第三阶段管理需求,上海市环境保护局委托上海市环境科学研究院编制了《上海市工业企业挥发性有机物排放量通用计算方法(试行)》(以下称《通用计算方法》)。
一、制定《通用计算方法》的必要性2015年6月,国家财政部、国家发展改革委、环保部联合发布了《关于印发〈挥发性有机物排污收费试点办法〉(财税〔2015〕71号)》附石油化工和包装印刷行业VOCs排放量计算方法,规定自2015年10月1日石油化工行业和包装印刷行业VOCs排污费的征收按该计算方法核定排放量。
在此框架基础上,2015年12月,本市针对《关于开展挥发性有机物(VOCs)排污收费试点工作的通知(沪价费〔2015〕18号)》中第一阶段排污收费试点的石化、涂料油墨制造业、印刷业、汽车制造业、船舶工业五个典型行业,于2016年2月完成了石化等五个行业计算方法的编制并印发了《上海市环境保护局关于印发石化等5个行业挥发性有机物排放量计算方法(试行)的通知(沪环保防〔2016〕36号)》。
同月,上海市环境保护局发布了《上海市环境保护局关于印发工业企业挥发性有机物排放量核算暂行办法的通知(沪环保总〔2016〕62号)》,对使用计算方法等技术性文件的核算原则进行了规定。
截至目前,石化等五个典型行业计算方法已全面在本市排污收费、排污许可、总量控制工作中开展应用,为环境管理奠定了良好的基础。
经过一年多的实践,编制组在已有五大典型行业计算方法的基础上编制了《通用计算方法》,旨在:一、全面覆盖VOCs排放行业,实现五个典型行业以外的排放量计算;二、精细化描述典型排污环节计算过程,满足排污收费、排污许可、污染减排、排放清单、环境影响评价、环境统计等各阶段管理工作需求;三、顺应VOCs排放量计算体系本地化的总体趋势,为本地化计算体系和系统化污染防控管理模式奠定基础。
浙江省工业涂装工序挥发性有机物排放量计算暂行方法浙江省工业涂装工序挥发性有机物排放量计算暂行方法编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(浙江省工业涂装工序挥发性有机物排放量计算暂行方法)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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浙江省工业涂装工序挥发性有机物排放量计算暂行方法浙江省环境保护厅文件浙环发〔2017〕30号关于印发《浙江省工业涂装工序挥发性有机物排放量计算暂行方法》的通知各市、县(市、区)环保局:为规范我省工业涂装工序挥发性有机物排放量的计算,根据《关于印发浙江省“十三五"节能减排综合工作方案的通知》(浙政发〔2017〕19号)等文件的有关规定,我厅组织制定了《浙江省工业涂装工序挥发性有机物排放量计算暂行方法》。
现印发给你们,请遵照执行。
附件:浙江省工业涂装工序挥发性有机物排放量计算暂行方法浙江省环境保护厅2017年7月26日附件浙江省工业涂装工序挥发性有机物排放量计算暂行方法一、适用范围本方法适用于现阶段工业涂装工序挥发性有机物(VOCs)排放量计算,也适用于汽车修理与维护业中的涂装工序VOCs排放量计算.二、术语与定义下列术语和定义适用于本方法。
2。
1 挥发性有机物本方法所称VOCs,是指参与大气光化学反应的有机化合物,包括非甲烷总烃(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃等)、含氧有机化合物(醛、酮、醇、醚等)、含氮有机物、含硫有机物等。
2.2 非甲烷总烃采用规定的监测方法,检测器有明显响应的除甲烷外的碳氢化合物的总称(以碳计)。
2。
医药中常用有机溶剂分类及残留限度医药中常用有机溶剂分类及残留限度药品的残留溶剂无治疗作用并可能对人体的健康和环境造成危害,本文对国际协调大会(ICH)制订的指导原则及各国执行情况作了较为详尽的介绍。
药品的残留溶剂,又称有机挥发性杂质,是指在活性药物成分、辅料和药品生产过程中使用和产生的有机挥发性化学物质。
药品还可被来自包装、运输、仓储中的有机溶剂污染。
药品生产商有责任确保终产品中的任何一种残留溶剂对人体无害。
各国药监部门曾使用不同的药品残留溶剂指导原则,为此国际组织展开了协调工作。
经相关程序讨论和审查后,国际协调大会的指导原则于1997年7月17日获得通过,被推荐至国际协调大会(ICH)的指导委员会采用。
该指导原则要求,如果某个药品的生产或纯化过程可导致溶剂残留,就应对这个药品进行检测,并且只检测生产过程或纯化中使用或产生的那种溶剂。
根据使用量的多少,可采用累加的方法计算药品中残留溶剂的量。
如果累加量低于或等于指导原则中的推荐量,则该药品无需进行残留溶剂检测;如果累加量高于推荐量,则必须对该药品进行残留溶剂检测。
该指导原则适用于颁布以后上市的所有剂型和给药途径,但不适用于在临床研究阶段使用的潜在新药和新辅料,也不适用于已上市的现有药物。
在某些情况如短期(小于30天)或局部应用下,视具体情况,溶剂的高残留量也可接受。
按照毒性大小和对环境的危害程度,该指导原则将溶剂分成三类(所列举的溶剂并不完全,应对合成和生产过程所有可能的残留溶剂进行评估):第一类溶剂是指已知可以致癌并被强烈怀疑对人和环境有害的溶剂。
在可能的情况下,应避免使用这类溶剂。
如果在生产治疗价值较大的药品时不可避免地使用了这类溶剂,除非能证明其合理性,残留量必须控制在规定的范围内,如:苯(2ppm)、四氯化碳(4ppm)、1,2-二氯乙烷(5ppm)、1,1-二氯乙烷(8ppm)、1,1,1-三氯乙烷(1500ppm)。
第二类溶剂是指无基因毒性但有动物致癌性的溶剂。
水性涂料中有机挥发分(VOC)测定方法摘要论述了国家标准(GB 18582—2001)、行业标准(HBC 12—2002)在VOC含量的计算以及测试方法的差异,VOC的测定偏差,标准的适用范围。
介绍国外检测低VOC涂料的方法标准,并利用ISO,DIN标准方法对低VOC含量的涂料进行测试比较。
VOC值作为限制某类产品对环境污染,保护环境的一项指标,在许多标准中列为被检项目之一。
2001年我国对内墙涂料的VOC含量制定了强制性限量标准(GB 18582—2001),国家标准的实施推动了内墙涂料朝着无害化方向发展。
但随着科学技术进步市场上出现越来越多的低VOC含量的水性涂料,按现有标准检测VOC其结果误差很大。
因此如何选择合适的测试方法来准确地表征水性涂料VOC含量是目前要解决的问题。
现就国家标准(GB 18582—2001)、行业标准(HBC 12—2002)在检测中所遇到的问题,V0(3的测定偏差以及标准的适用范围作如下讨论。
1 不同的标准由于VOC定义不同而引起V0C值的差异内墙涂料的国家标准(GB 18582—2001室内装饰材料内墙涂料中有害物质限量、GB 50325—2001民用建筑工程室内环境污染控制规范)与行业标准HBC 12—2002(环境标志产品认证技术要求水性涂料),由于其对VOC含量的定义不同,同样的产品因采用不同的标准计算出的VOC含量相差很大,消费者无法从中判别那一种产品厦有利于人身安全及环保。
它们的差别体现在VOC含量的计算公式上,国标GB 18582—2001及GB 50325—2001对内墙涂料VOC含量的计算公式为VOC=(V—VH2O)×ρ样×103,此种方法的VOC含量为挥发性有机化合物与样品体积的比值。
而国家环保103,这种方法与美国ASTM D 3960—0l 对VOC含量的定义和计算方法相同,均为挥发性有机化合物与扣除水份后的样品体积的比值。
有机溶剂挥发量之估算方法赵焕平中原大学生物环境工程学系32023桃园县中坜市中北路200号Tel: 03-2654914,Fax: 03-2654949,E-mail:***************.tw 有机溶剂常具有高挥发性与毒性,当它们挥发至大气中,往往会对工厂操作人员或附近居民健康造成威胁,许多工厂考虑以排放系数计算挥发性有机物(VOCs)之挥发量,虽然使用排放系数可以概略的估算出工厂整体挥发性有机物的排放量,但若要考虑有机溶剂挥发对人体健康可能产生之影响,则需要针对不同有机溶剂的个别挥发量进行估算。
可惜的是,目前所有对于有机溶剂挥发所发展出的方法均为经验方程式,虽然可以在特定条件下估算有机溶剂的挥发量,但往往因为环境条件改变或工作地点变更而造成估算误差,本文的主要目的在提供一个估算有机溶剂挥发量的方法,希望藉由此方法能够估算工厂内有机溶剂之挥发量,以减少有机溶剂周遭工作劳工可能产生之危害。
一、影响有机溶剂挥发之参数有机溶剂的挥发主要受到其本身性质的影响,其中最主要的影响因子为有机物本身的饱和蒸气压,常见有机化合物的蒸气压可以由一般物理化学的工具书查到[1],若是针对同一类型的有机物,如烷类、醇类、烯类等,饱和蒸气压将会随有机物分子量增加而减少。
若是针对不同类型的有机物如烷类与醇类,尽管分子量接近,但醇类分子间有氢键,因此戊醇的蒸气压将远低于戊烷,除了有机溶剂本身的性质外,环境因子也会影响有机溶剂的挥发量,其中最明显者为温度与风速[2,3],温度改变有机物的饱和蒸气压也会改变,通常温度增加有机物的饱和蒸气压会增加,特别是高蒸气压的化合物,温度增加时,蒸气压增加的趋势更为明显。
另外液面上方风速也是一个非常重要的影响因子,有风与无风的条件下有机物的挥发量相差常超过10倍,因此当有风通过液面上方,将使有机溶剂的挥发量明显增加[4]。
除上述影响因子外,尚有一些因子可能会影响挥发量,但却常常被忽略不计,如液体搅拌就是一个明显的例子,一般观念认为纯的有机溶剂进行搅拌,并不会增加它们的挥发量,但实际上,搅拌可使有机溶剂表面产生扰动,仍然会使有机溶剂的挥发量增加,只是此挥发增加有限,因此除非是非常迅速搅拌,否则可以忽略不计。
易挥发有机物排放废气量的计算易挥发有机物排放是指无集中式排放口的一种排放形式。
这种形式的排放量计算与集中式排放计算是不同的,现加以介绍。
1.有害物质敞露存放的散发量计算有害物质敞露存放时,由于蒸发作用,不断地向周围空间散发出有害气体和蒸气,其散发量可用下列公式计算:Gs=(+)P·F·(M)H式中,Gs——有害物质的散发量,g/h;V——车间或室内风速,m/s;——有害物质在室温时的饱和蒸气压力,mmHg;PHF——有害物质的敞露面积,m2;M——有害物质的分子量;、——常数。
由物理化学可知,各种物质的饱和蒸气压力随温度而改变,它们之间的关系如下:=(-0.05223A/T)+BlgPH式中,T——有害物质的绝对温度,K;A、B——常数,可从一般的物理化学手册中查取,表1列出了常见有害物质的A、B值。
表1 常见有害物质A、B值2.液体(除水以外)蒸发量的计算本计算方法适用于硫酸、硝酸、盐酸等酸洗工艺中的酸液蒸发量的计算,其计算公式如下:Gz=M(+)P·F式中,Gz——液体的蒸发量,kg/h;M——液体的分子量;V——蒸发液体表面上的空气流速,m/s,以实测数据为准,无条件实测时,可查表2,一般可取;P——相应于液体温度下的空气中的蒸气分压力,mmHg。
当液体浓度(重量)低于10%时,可用水溶液的饱和蒸气压代替,查表3;当液体重量浓度高于10%时,可查表4、5、6、7。
F——液体蒸发面的表面积,m3。
表2 槽边排风工艺槽产生有害气体计算参数表3 硫酸溶液蒸气分压力(mmHg)表4 硝酸水溶液上面的HNO3及H2O的蒸气压(mmHg)注:浓度为重量浓度表5 HCl水溶液液面上水蒸气和HCl气体分压(mmHg)注:浓度为重量单位表6 HF水溶液液面上HF和H2O蒸气分压力(mmHg)注:浓度为重量浓度表7 水溶液的蒸气压(mmHg)3.生产设备和管道不严密处的散发量各种生产设备和管道都有不严密之处,不严密处泄漏出有害气体量往往随使用期增大而增大。
有机溶剂挥发量之估算方法有机溶剂挥发量之估算方法赵焕平中原大学生物环境工程学系32023桃园县中坜市中北路200号Tel: 03-2654914,Fax: 03-2654949,E-mail:hpchao@.tw有机溶剂常具有高挥发性与毒性,当它们挥发至大气中,往往会对工厂操作人员或附近居民健康造成威胁,许多工厂考虑以排放系数计算挥发性有机物(VOCs)之挥发量,虽然使用排放系数可以概略的估算出工厂整体挥发性有机物的排放量,但若要考虑有机溶剂挥发对人体健康可能产生之影响,则需要针对不同有机溶剂的个别挥发量进行估算。
可惜的是,目前所有对于有机溶剂挥发所发展出的方法均为经验方程式,虽然可以在特定条件下估算有机溶剂的挥发量,但往往因为环境条件改变或工作地点变更而造成估算误差,本文的主要目的在提供一个估算有机溶剂挥发量的方法,希望藉由此方法能够估算工厂内有机溶剂之挥发量,以减少有机溶剂周遭工作劳工可能产生之危害。
一、影响有机溶剂挥发之参数有机溶剂的挥发主要受到其本身性质的影响,其中最主要的影响因子为有机物本身的饱和蒸气压,常见有机化合物的蒸气压可以由一般物理化学的工具书查到[1],若是针对同一类型的有机物,如烷类、醇类、烯类等,饱和蒸气压将会随有机物分子量增加而减少。
若是针对不同类型的有机物如烷类与醇类,尽管分子量接近,但醇类分子间有氢键,因此戊醇的蒸气压将远低于戊烷,除了有机溶剂本身的性质外,环境因子也会影响有机溶剂的挥发量,其中最明显者为温度与风速[2,3],温度改变有机物的饱和蒸气压也会改变,通常温度增加有机物的饱和蒸气压会增加,特别是高蒸气压的化合物,温度增加时,蒸气压增加的趋势更为明显。
另外液面上方风速也是一个非常重要的影响因子,有风与无风的条件下有机物的挥发量相差常超过10倍,因此当有风通过液面上方,将使有机溶剂的挥发量明显增加[4]。
除上述影响因子外,尚有一些因子可能会影响挥发量,但却常常被忽略不计,如液体搅拌就是一个明显的例子,一般观念认为纯的有机溶剂进行搅拌,并不会增加它们的挥发量,但实际上,搅拌可使有机溶剂表面产生扰动,仍然会使有机溶剂的挥发量增加,只是此挥发增加有限,因此除非是非常迅速搅拌,否则可以忽略不计。
工业涂装工序挥发性有机物(VOCs)排放量计算方法一、适用范围本方法适用于现阶段工业涂装工序VOCs排放量计算。
本方法适用于工业涂装企业或生产设施的排放管理。
本方法也适用于汽车修理与维护业中的涂装工序VOCs排放量计算。
二、术语与定义下列术语和定义适用于本方法。
2.1 挥发性有机物本方法所称VOCs,是指特定条件下具有挥发性的有机化合物的统称。
具有挥发性的有机化合物主要包括非甲烷总烃(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃)、含氧有机化合物(醛、酮、醇、醚等)、卤代烃、含氮化合物、含硫化合物等。
2.2 非甲烷总烃采用规定的监测方法,检测器有明显响应的除甲烷外的碳氢化合物的总称(以碳计)。
2.3 实测法通过对企业排气筒或无组织排放源进行监测获取数据,并计算相应环节排放量的方法。
2.4 公式法利用公式表征生产过程物料的物理化学过程,从而计算排放量的方法。
2.5 物料衡算法指根据物质质量的守恒原理,对生产过程中使用的物料变化情况进行定量分析,从而计算获得产生量或排放量的方法。
2.6 涂装将涂料涂覆于基底表面形成具有防护、装饰或特定功能的涂层过程,又叫涂料施工。
2.7 工业涂装工序工业生产中涂料调配、表面处理(脱脂、除旧漆等)、涂覆(含底涂、中涂、面涂、清漆)、流平、干燥等环节的生产工序。
2.8 涂料涂于工件表面形成具有腐蚀保护,装饰或特殊性能(如标示,绝缘,耐磨等)的连续固态涂膜的一类液体或固态材料的总称。
2.9 固化剂是经过缩合、闭环、交联或催化等化学反应,引发油漆树脂单体聚合固化的物质或混合物。
2.10 稀释剂涂装过程中,添加于涂料中,用于调节涂料树脂的溶解性、挥发速度的物质。
2.11 溶剂型涂料以有机溶剂为介质的涂料(或用有机物作为溶剂的涂料)。
2.12 水性涂料本方法中指完全或主要以水作溶剂或者作分散介质的涂料。
2.13 粉末涂料不含溶剂的粉末状涂料。
三、计算方法工业涂装工序VOCs 排放量计算采用全过程物料衡算法,见公式1-1。
有机溶剂挥发量之估算方法
赵焕平
中原大学生物环境工程学系
32023 桃园县中坜市中北路200 号
Tel: 03-2654914 ,Fax: 03-2654949 ,E-mail: hpchao@.tw
有机溶剂常具有高挥发性与毒性,当它们挥发至大气中,往往会对工厂操作人员或附近居民健康造成威胁,许多工厂考虑以排放系数计算挥发性有机物(VOCs)之挥发量,虽然使用排放系数可以概略的估算出
工厂整体挥发性有机物的排放量,但若要考虑有机溶剂挥发对人体健康可能产生之影响,则需要针对不同有机溶剂的个别挥发量进行估算。
可惜的是,目前所有对于有机溶剂挥发所发展出的方法均为经验方程式,虽然可以在特定条件下估算有机溶剂的挥发量,但往往因为环境条件改变或工作地点变更而造成估算误差,本文的主要目的在提供一个估算有机溶剂挥发量的方法,希望藉由此方法能够估算工厂内有机溶剂之挥发量,以减少有机溶剂周遭工作劳工可能产生之危害。
一、影响有机溶剂挥发之参数
有机溶剂的挥发主要受到其本身性质的影响,其中最主要的影响因子为有机物本身的饱和蒸气压,常
见有机化合物的蒸气压可以由一般物理化学的工具书查到[1],若是针对同一类型的有机物,如烷类、醇类、烯类等,饱和蒸气压将会随有机物分子量增加而减少。
若是针对不同类型的有机物如烷类与醇类,尽管分子量接近,但醇类分子间有氢键,因此戊醇的蒸气压将远低于戊烷,除了有机溶剂本身的性质外,环境因子也会影响有机溶剂的挥发量,其中最明显者为温度与风速[2,3],温度改变有机物的饱和蒸气压也会改变,通常温度增加有机物的饱和蒸气压会增加,特别是高蒸气压的化合物,温度增加时,蒸气压增加的趋势更为明显。
另外液面上方风速也是一个非常重要的影响因子,有风与无风的条件下有机物的挥发量相差常超过10 倍,因此当有风通过液面上方,将使有机溶剂的挥发量明显增加[4]。
除上述影响因子外,尚有一些因子可能会影响挥发量,但却常常被忽略不计,如液体搅拌就是一个明显的例子,一般观念认为纯的有机溶剂进行搅拌,并不会增加它们的挥发量,但实际上,搅拌可使有机溶剂表面产生扰动,仍然会使有机溶剂的挥发量增加,只是此挥发增加有限,因此除非是非常迅速搅拌,否则可以忽略不计。
另一项时常被忽略的因子为溶剂的温度,虽然前述内容曾说明必须将有机物的温度列为考虑,但因为挥发是一种吸热反应,在反应的过程中液体表面的温度可能因此降低,对一些高挥发性的有
机物如苯、甲苯等,温度可能下降超过10C,若不修正将会造成明显的估算误差,但若是二氯苯这类挥发
性较低的有机溶剂,尽管风速达到5〜6m/s,温度差异可能仅1〜2 C,此时温度差异可以考虑忽略不计。
二、有机溶剂在无风条件下之挥发量估算
如果将上述因子整合则得到有机溶剂之挥发量可以用下式表示[5]
Q= KP(1)
其中Q(质量/面积•时间)单位面积单位时间之挥发量,P为有机溶剂在指定温度下的饱和蒸汽压,K为常数,上述方程式显示有机物之挥发量直接正比饱和蒸汽压,但无法获得K值仍无法计算出有机物之挥发
量。
在传统的计算方法中,K值大部分以经验式获得,一些文献中提出K值为有机物分子量与风速的函数[6,7],依照所获得之结果,这一种方法确实可以获得有机物在指定条件下的挥发量,但是一个较麻烦的问题
为这种方法所获得之结果以经验式为主,对于特定的化合物与特定的环境下或许可行,但若遇到化合物在不同的状况下将产生相当大的误差,造成此结果的原因有两个,一个为前面所提到的挥发将使温度下降的问题,高挥发性物质在挥发时温度将明显下降,此部分需要进行修正,第二个原因为风速量测的问题,因地面具有摩擦力,风速会随着量测位置而改变,在过去量测户外湖泊水分挥发量时,常以地面10公尺位置之风速做为使用风速,因为水并非挥发性高的化合物,若地面对风速所造成的摩擦损失可以维持一致的话,上述风速的表示方法当然可行,但当有机溶剂在室内时,此估算方法无法有效应用,必须直接计算有机溶剂液面上方风速,而如前所述,不同位置将会造成风速估算差异,所幸通常室内风速不可能太大,因此直接量测液面上风速仍为可应用的方法之一。
由前述结果可以得知,有机物在单位面积与单位时间之挥发量将受到有机物的分子量、饱和蒸汽压(实际液体温度下)及风速等关系影响,在一指定环境条件下,假设风速对所有化合物为一致,则主要变量就转换成有机物的分子量与饱和蒸气压,换言之,方程式(1)可以被转变成[8,9]
Q g PM"2(2)
其中M为有机物的分子量,Q正比于饱和蒸气压P为符合方程式(1)之假设,至于Q反比于分子量M 开根号则是依照气体扩散的观念,为了证实上述结果,作者曾选择苯、甲苯、乙苯、邻二甲笨、间二甲苯、氟苯、溴苯、邻二氯苯等具有较高挥发性的有机化合物,在室温24~26C下进行挥发实验,并将所获得之
Q值除以各化合物的分子量与P值(指定温度下之饱和蒸汽压值),所得到的结果如表1所示。
表1有机物单位面积与单位时间挥发量与其分子量与饱和蒸气压之关系
由表1(25 C )
范围内,且在无风之条件与温度趋近于25C时,皆可利用上述方法估算其挥发量。
举例而言有机溶剂甲苯
处于开放空间中,室内温度约为25C,其容器之与大气接触之表面积为 1.0m2,当容器打开5min,甲苯之
挥发量为:
1.38 氷0-3 X1 X5 >28.5/9.59=0.0205 (g) (3)
其中9.59代表分子量92开根号后之数值。
同样地,其他蒸气压近似的有机溶剂也可以利用此方法估
算其挥发量。
这个方法唯一的缺点为,若温度无法控制在25 C附近须针对有机溶剂的饱和蒸汽压进行修正。
三、有风条件下有机溶剂挥发量之估算方法
事实上,有机溶剂在有风时的挥发量将远高于无风时的挥发量,因此有风时挥发量估算将比无风时重
要,在此以风速0.2, 0.5, 0.8, 1.0, 2.0, 4.0, 6.0m/s的条件下进行说明。
表2列出前述8种有机化合物
在不同风速下以Q/( PM -1/2 )所获得之平均值。
表 2 Q/( PM -1/2 )在不同风速下之平均值与标准偏差
由表2中的结果可以得到二个重点,第一个重点为有风存在时有机物的挥发量与无风时相差超过10 倍,这也证实了先前的看法,第二个重点为标准偏差相当小,显示在有风的条件下仍可应用所获的Q/(PM -1/2) 平均值估算不同有机物之概略挥发量,这些计算的方法已列于方程式(3)。
但必须提到的是在实验的过程中,
虽然是温度仍控制在24〜26C,但在有风时有机溶剂表面的温度会因挥发而急遽下降,饱和蒸气压(25 C) 超过50mmHg的化合物如苯与氟苯之温度约下降10C,饱和蒸气压20~50 mmHg的化合物约降4~6 C,饱
和蒸气压1~20 mmHg的化合物则约下降1~4 C,饱和蒸气压低于1mmHg的化合物则温度不受影响,表 2 中所列出之Q/(PM -1/2)平均值为经温度修正后所得到之结果,并非以室温的饱和蒸汽压计算而得,在实际量测之有机溶剂仍须注意溶剂温度下降所造成之影响。
上述方法可以概略估算出有机溶剂在指定的风速下,可能产生之挥发量,但若是风速不在指定的风速中,则将变成无法估算,因此进一步求得Q/( PM -1/2 )与风速间的关系式将可解决上述问题,在图1中显示
出平均Q/( PM -1/2 )值与标准偏差值随风速之变化趋势。
Wind Speed (m/s)
图1 Q/( PM -1/2 )值随风速之变化情形
由图1中的结果显示 Q/( PM -1/2 )与风速之关系可以被分成两阶段,
第一阶段为剧烈上升期, 如在风速
0.2m/s 时,Q/( PM -1/ 2 )与风速Om/s 时比较呈现了明显增加之趋势,第二阶段为稳定增加期,由图中亦可 发现在风速超
过0.5m/s 后,Q/( PM -1/2)随风速呈现性增加, 依照此特性,可以将图1中Q/( PM -1/2 )与风速 之关系归纳成下式
0.021% * 尸
----------------
+ 0.0103// *
心+八
(5)
其中F 代表Q/( PM -1/2 )值,u*代表风速,其他常数为经由回归分析所获得之结果,换言之,不同风速 下的F 值即
Q/( PM
-1/2
)值可以经由方程式 ⑸获得,再利用方程式(3)的计算方式即可估算出有机溶剂的挥 发量。
四、估算方法之限制条件
传统上对于有机溶剂的挥发量大部分使用经验式,这些经验式受限于特殊环境下使用,上述方式提供 一个有机溶剂挥发量之估算方法,但使用时仍有下列限制必须注意。
1•饱和蒸汽压太高或太低的化合物不适合使用,上述方法使用时有机物
25C 下的饱和蒸汽压最好能介
于1~100mmHg ,太高可能因为温度下降超过预期导致较大偏差,太低化合物可能吸水以致干扰挥发。
2•风速必须受到限制,所列出之风速范围为 0~6m/s ,超过此风速范围有机溶剂表面容易引起剧烈波动, 造成明显
误差,所幸在室内风速要超过 6.0m/s 的机会并不多,因而此方法在大部分条件下均可适用。
3•室内温度差异可能导致误差,室内温度最好能在
25 C 可以减少估算误差,冬天或夏天可能有机溶剂
表面温度需要另外修正。
五、结论
有机溶剂挥发可能会对人体健康造成危害或者造成工安问题,一个有效的挥发量估算方法可以提供管 理者做为防范的依据,在本篇文章中以新的研究成果提供一个有机溶剂挥发量之估算方法,只要在指定条 件下,即可利用此方法
曲
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算出有机溶剂可能之挥发量,在此同时作者也希望此篇文章对能够有机溶剂的操作人员所需要的防护尽一份心力。