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

发布时间：2017-09-20 00:29

  本文关键词：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

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【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(C_2H_5OH)和甲醛(CH_2O)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。
【关键词】：半导体冷阱 有机挥发性气体 检测 LabVIEW 健康风险评价
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R134
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 有机挥发性气体的性质9-10
• 1.1.2 挥发性有机气体的来源及危害10-11
• 1.2 研究现状11-12
• 1.2.1 工作场所中挥发性有机气体的研究现状11
• 1.2.2 半导体冷阱研究现状11-12
• 1.3 研究目的与意义12-13
• 1.4 研究内容与技术路线13-14
• 第二章 系统的整体设计14-21
• 2.1 半导体冷阱的工作原理14-15
• 2.2 系统实现的功能15-16
• 2.3 系统设计原则16
• 2.4 半导体制冷片的选择16-17
• 2.5 温度传感器的选择17-19
• 2.6 半导体制冷散热方式的选择19-20
• 2.7 本章小结20-21
• 第三章 半导体冷阱的设计21-30
• 3.1 冷阱捕集部分设计21-22
• 3.2 半导体制冷片电压的选择22-23
• 3.3 温度测量与控制部分23-24
• 3.4 器腔的设计24-27
• 3.4.1 传感器腔的设计24-26
• 3.4.2 热解析器腔的设计26-27
• 3.5 软件部分设计27-29
• 3.5.1 LabVIEW软件简介27-28
• 3.5.2 温控系统的软件设计28-29
• 3.6 本章小结29-30
• 第四章 实验结果与讨论30-36
• 4.1 实验的操作流程30
• 4.2 结果分析30-35
• 4.2.1 冷阱风冷和水冷的数据对比30-31
• 4.2.2 冷阱内部温度测试31-33
• 4.2.3 冷阱除水效果分析33
• 4.2.4 气体样本测试33-35
• 4.3 本章小结35-36
• 第五章 工作场所中有机挥发性气体的健康风险评价36-46
• 5.1 健康风险评价的基础理论36-39
• 5.1.1 健康风险评价的定义36
• 5.1.2 人体接触污染物的方式36-37
• 5.1.3 工作场所中有毒物质接触限值37-39
• 5.2 健康风险评价四步法39-40
• 5.3 有机挥发性气体的健康风险评价40-45
• 5.3.1 工作场所中有机挥发性气体的危害40-41
• 5.3.2 非致癌与致癌风险评价41-45
• 5.4 本章小结45-46
• 第六章 总结与展望46-48
• 6.1 总结46-47
• 6.2 展望47-48
• 参考文献48-52
• 发表论文和科研情况说明52-53
• 致谢53-54

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本文编号：884848