基于半导体冷阱技术的有毒挥发性气体检测及健康风险评价

摘要

随着经济的高速发展，工业生产在国民经济发展中起着重要的作用，但同时也给人体健康带来了新的威胁。易挥发性有机化合物在大气中的分布十分广泛，并且种类繁多，虽然空气中含有的有机挥发性气体量比较少，不易被测量，但仍然会对人体健康造成一定的影响。尤其是化工企业，生产中用到的化学物质种类繁多，挥发在空气中的有机气体会严重威胁到其工作人员的身体健康。由于传感器的测量精度有限，对于挥发到工作场所的有机气体检测一直是一件较困难的工作，传统的仪器操作复杂，普遍适用性不强更不适合工作场所的检测。
　　针对有机挥发性气体在空气中含量较少不易被测量等特点，本课题组自行设计了一种半导体冷阱捕集热解析装置，在半导体制冷的基础上对硬件和软件系统进行了开发，特别针对冷阱热端的散热方式进行了选择和论证，在控制系统中，针对半导体制冷片的电压进行了合理的选择，使之合理有序的工作，整个系统采用模块化的设计理念，模块化的功能降低了系统的开发难度。该系统对样品进行浓缩处理，可对样品进行100％测定，因此使测定的灵敏度提高，该方法与其它前处理法相比具有结构简单，冷却速度快，维修方便易于控制等优点。
　　最后，为了验证系统的可靠性，特别针对冷阱温度、除水效果进行了测试，分别选取了五种不同浓度的乙醇（C2H5OH）和甲醛（CH2O）作为测试样本，乙醇的平均误差为0.44ppm，甲醛的平均误差为0.36ppm，误差满足要求范围，系统性能稳定，安全可靠。并针对工作场所中常见的10种有机挥发性气体进行了健康风险评价，根据美国USEPA的健康风险评价的暴露模型对10种有机挥发性气体给出了致癌风险评价和非致癌风险评价。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3研究目的与意义

1.4研究内容与技术路线

第二章 系统的整体设计

2.1半导体冷阱的工作原理

2.2系统实现的功能

2.3系统设计原则

2.4半导体制冷片的选择

2.5温度传感器的选择

2.6半导体制冷散热方式的选择

2.7本章小结

第三章 半导体冷阱的设计

3.1冷阱捕集部分设计

3.2半导体制冷片电压的选择

3.3温度测量与控制部分

3.4器腔的设计

3.5软件部分设计

3.6本章小结

第四章 实验结果与讨论

4.1实验的操作流程

4.2结果分析

4.3本章小结

第五章 工作场所中有机挥发性气体的健康风险评价

5.1健康风险评价的基础理论

5.2健康风险评价四步法

5.3有机挥发性气体的健康风险评价

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢