一种实现化学防护服耐酸碱液渗透测试的装置及方法

[技术领域]

本发明属于分析化学技术领域，具体地说是一种实现化学防护服耐酸碱液渗透测试的装置及方法。

[背景技术]

目前，市场上对于化学防护服耐液体、气体渗透性能的测试主要参照ISO6529-2013:Protective clothing–Protection against chemicals–Determination ofresistance of protective clothing materials to permeation by liquids andgases.此标准中在第6.3和第7部分对实现化学防护服耐液体、气体渗透性能测试的装置提出了基本要求，并在附录C中列举了几种满足标准要求的测试装置的设计简图，原则上只要装置规格能够满足标准中规定的基本要求，该装置都能应用于满足此标准要求的化学防护服耐液体、气体渗透性能的测试，但此标准并未提供测试装置的设计规格。同时，由于标准中涵盖有3种不同的测试方法(测试液体-收集液体、测试气体-收集气体、测试液体-收集气体)，且对于测试化学物质与收集化学物质的选择繁多，标准在附录C中列举出的测试装置简图只涵盖了部分组件，但对于装置中的一些细节部件的要求不明确或未提及。

因此，目前行业内对于如何基于标准涵盖的测试装置的基本要求，实现将其应用于实际测试，并没有一个明确的参考方向。基于以上技术背景，若能提供一种在满足标准对于测试装置基本要求的前提下，专门用于测试化学防护服耐酸碱液渗透测试的装置设计，将具有非常重要的意义。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种实现化学防护服耐酸碱液渗透测试的装置，能够实现化学防护服耐酸碱液渗透性能的测试，且操作简便，有助于增加测试的便利性，提升测试的自动化程度。

为实现上述目的设计一种实现化学防护服耐酸碱液渗透测试的装置，包括测试室1、收集室2，所述测试室1与收集室2之间夹设有待测试的面料测试样3，所述面料测试样3两面分别与测试室1、收集室2紧密接触，所述测试室1顶部开设有测试液进口4，并通过测试液进口4将测试液倒入测试室1中，所述测试室1底部开设有测试液出口5，所述收集室2顶部开设有收集液入口，并通过收集液入口将收集液倒入收集室2中，所述收集室2底部开设有收集液出口，所述收集室2前侧开设有收集液闭路出口6，所述收集室2后侧开设有收集液闭路进口7，所述收集液闭路出口6通过收集液导管8连接循环泵9的进液端，所述循环泵9的进液端通过管道连接至收集液闭路进口7，所述收集液闭路出口6、收集液导管8、循环泵9、收集液闭路进口7构成闭路测试回路，所述收集室2上方的收集液入口处插入有酸碱度分析仪10，所述酸碱度分析仪10的检测端插入收集液中，所述酸碱度分析仪10与CAD测试数据收集端11相连，所述收集液中的实时渗透酸/碱液浓度通过CAD测试数据收集端11显示出来。

进一步地，所述测试室1与收集室2接触面的材质设计为磁铁，并通过磁力使得面料测试样3两面分别与测试室1、收集室2紧密接触。

进一步地，所述测试室1与收集室2之间设有一个自动闭合的夹具，并通过夹具在测试室1与收集室2两端加压，使得面料测试样3两面分别与测试室1、收集室2紧密接触。

进一步地，所述测试室1为哑铃状圆柱体测试室，所述收集室2为哑铃状圆柱体收集室，所述测试室1与收集室2组合为一体。

进一步地，所述测试液进口4、测试液出口5、收集液入口、收集液出口处均装设有阀门。

进一步地，所述酸碱度分析仪10处设置有自动化的机械臂，所述机械臂与酸碱度分析仪10相连，所述机械臂用于实现酸碱度分析仪10探棒的插入、取出和校准，以及设置酸碱度分析仪10测量酸碱浓度的阈值。

进一步地，所述酸碱度分析仪10包括但不限于pH计、电导率仪、氧化还原仪。

本发明还提供了一种实现化学防护服耐酸碱液渗透测试的测试方法，包括以下步骤：1)测试前，先将面料测试样3夹在测试室1与收集室2之间，确保面料测试样3两面与测试室1和收集室2紧密接触，面料测试样3暴露在测试室1内的区域为一个直径25mm的圆，再将测试液通过测试液进口4倒入测试室1中，确保测试液漫过面料测试样3的接触面，同样，将收集液倒入收集室2中；2)测试时，调节循环泵9使收集液流速达到标准规定值，以实现收集液的闭路循环；此时将与CAD测试数据收集端11相连的酸碱度分析仪10通过收集室2上方的收集液入口插入收集液，收集液中的实时渗透酸/碱液浓度即可通过CAD测试数据收集端11显示出来。

进一步地，步骤1中，测试液为标准规定的酸液或碱液，收集液为三级水。

进一步地，步骤2中，通过以下公式得到渗透率结果：Z

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明在满足标准要求的前提下，能够实现化学防护服耐酸碱液渗透性能的测试，为目前无此类明确测试仪器的行业内提供了一种具体的设计方案；

(2)本发明通过将测试室和收集室的材质设计为磁铁，从而可利用磁力辅助固定测试样；

(3)本发明固定样品时，还可引入一个自动闭合的夹具在测试室和收集室两端加压，替代磁力以确保样品与测试室和收集室紧密接触；

(4)本发明在多次测试过程中，还可引入自动化的机械臂，与酸碱度分析仪相连，实现分析仪探棒的插入、取出和校准，并且可以设置酸碱度分析仪测量酸碱浓度的阈值，以保护分析仪不被过高浓度的酸碱液损坏；

(5)本发明具有操作简便、灵活可变的特点，有助于增加测试的便利性，提升测试的自动化程度，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中测试室与收集室组合后的剖面图；

图3是本发明实施例H

图4是本发明实施例NaOH溶液电导率/浓度曲线图；

图5是本发明实施例HCL溶液电导率/浓度曲线图；

图中：1、测试室 2、收集室 3、面料测试样 4、测试液进口 5、测试液出口 6、收集液闭路出口 7、收集液闭路进口 8、收集液导管 9、循环泵 10、酸碱度分析仪 11、CAD测试数据收集端。

[具体实施方式]

如附图1所示，本发明提供了一种实现化学防护服耐酸碱液渗透测试的装置，包括测试室1、收集室2，测试室1与收集室2之间夹设有待测试的面料测试样3，面料测试样3两面分别与测试室1、收集室2紧密接触，测试室1顶部开设有测试液进口4，并通过测试液进口4将测试液倒入测试室1中，测试室1底部开设有测试液出口5，收集室2顶部开设有收集液入口，并通过收集液入口将收集液倒入收集室2中，收集室2底部开设有收集液出口，测试液进口4、测试液出口5、收集液入口、收集液出口处均装设有阀门；收集室2前侧开设有收集液闭路出口6，收集室2后侧开设有收集液闭路进口7，收集液闭路出口6通过收集液导管8连接循环泵9的进液端，循环泵9的进液端通过管道连接至收集液闭路进口7，收集液闭路出口6、收集液导管8、循环泵9、收集液闭路进口7构成闭路测试回路，收集室2上方的收集液入口处插入有酸碱度分析仪10，酸碱度分析仪10的检测端插入收集液中，酸碱度分析仪10与CAD测试数据收集端11相连，收集液中的实时渗透酸/碱液浓度通过CAD测试数据收集端11显示出来。

其中，测试室1与收集室2接触面的材质设计为磁铁，并通过磁力使得面料测试样3两面分别与测试室1、收集室2紧密接触；也可以通过在测试室1与收集室2之间设有一个自动闭合的夹具，并通过夹具在测试室1与收集室2两端加压，使得面料测试样3两面分别与测试室1、收集室2紧密接触。测试室1设计为哑铃状圆柱体测试室，收集室2设计为哑铃状圆柱体收集室，测试室1与收集室2组合为一体，其组合后的剖面图如附图2所示。

本发明在测试前，先将面料测试样3夹在测试室1和收集室2之间，测试室1和收集室2接触面的材质为磁铁，通过磁力确保样品两面与测试室1和收集室2紧密接触，并且样品暴露在室内的区域为一个直径25mm的圆。将测试液(一般为标准规定的酸液或碱液)通过测试液进口4倒入测试室1中，确保测试液漫过整个样品接触面，同样将100ml收集介质(一般为3级水)倒入收集室2中。该装置通过收集室2前侧的收集液闭路出口6、循环泵9(蠕动式)以及收集室2后侧的收集液闭路入口7、酸碱度分析仪10构成了符合标准中7.2部分的闭路测试装置。其中，酸碱度分析仪10可根据实际测试过程中测试液的不同，选用合适的分析仪器，本装置设计中酸碱度分析仪10可选用的分析仪包括：pH计、电导率仪、氧化还原仪以及其它适用的酸碱度分析仪器。

测试时，调节循环泵9(蠕动式)使收集液流速达到标准规定值，即可实现收集液的闭路循环。此时将与CAD测试数据收集端11相连的酸碱度分析仪10通过收集室2上方的收集液入口插入收集液，收集液中的实时渗透酸/碱液浓度即可通过CAD测试数据收集端11显示出来。其余测试步骤按照标准要求执行，即可得到化学防护服样品耐酸碱液渗透性能的测试结果。测试结束后，通过打开阀门，测试液和收集液可分别从各自装置的测试液出口、收集液出口流出，测试液进口4、测试液出口5以及收集液入口、收集液出口的设计同时也方便了测试完成后清洁测试装置。

本发明在满足原标准中测试装置基本要求的基础上，提出了一个非常明确的装置设计，能够为行业内实现此标准的测试提出一套可参考的解决方案。原标准在举例分析测试结果时(10.8部分)，提及原始测试数据应得到渗透物浓度随时间变化的关系，再通过该曲线得到单位面积的渗透率作为测试结果，但未提及此渗透物浓度应该通过什么方式得出。而本专利中，提出了多种实现此测试结果的方法，以使用电导率仪作为分析仪为例，本发明通过试验验证了溶液电导率和测试溶液浓度的相关性，从而使得设计装置可以通过测试溶液的电导率，来间接得到渗透物浓度随时间变化的测试结果。

此外，本发明在部分部件上，引入了一些标准中未提及，但有助于测试装置的使用便利性的细节。具体地，本发明通过将测试室和收集室的材质设计为磁铁，从而可利用磁力辅助固定测试样；同时在本测试装置设计的基础上，可以引入其它辅助装置提升测试的自动化程度，如固定样品时，可以引入一个自动闭合的夹具在测试室和收集室两端加压，替代磁力以确保样品与测试室和收集室紧密接触；同时在多次测试过程中，可以引入自动化的机械臂，作用于酸碱度分析仪相连，实现分析仪探棒的插入、取出和校准，并且可以设置酸碱度分析仪测量酸碱浓度的阈值，以保护分析仪不被过高浓度的酸碱液损坏。

下面结合具体实施例对本发明作以下进一步说明：

实施例

本发明可实现化学防护服耐酸碱液渗透性能的测试，适用于测试标准ISO6529:2013,GB/T 23462:2009。

以部件酸碱度分析仪采用电导率仪的测试装置为例(上文列举的pH计、氧化还原仪的分析原理与电导率仪类似)，测试前需验证溶液电导率与其酸碱度的相关性：将已知浓度的酸碱液倒入收集室内，用电导率仪测试，得到溶液的电导率，并对测试结果电导率和浓度的数值进行线性拟合，得到在此测试装置中溶液电导率与浓度的函数关系：

将实际的防护服样品按照标准要求进行取样，样品与测试室和收集室的接触面积为定值4.91cm

其中，电导率为通过电导率仪直接得到的数据，通过电导率结果用上述验证试验中得出的电导率-测试液浓度相关性函数关系，可以倒推出该电导率下对应的测试液浓度，根据标准可通过以下公式得到渗透率结果：

Z

其中，Z为电导率(μs/cm)，X为溶液浓度(μg/L)，t为对应的分析时间，V为闭环中的收集液体积(0.1L)，S为样品与测试室和收集室的接触面积(4.91cm

此外，如有需要，还可以通过渗透率Z进一步得到累积渗透量P(μg/cm

根据附录一的原始数据，可以得到如附录二的最终测试报告(示例)

附录一原始数据

附录二测试报告(参考例)

测试液:H

测试室：本装置

收集介质：3级水

扫描频率：每60秒

预处理：(20±2)℃,(65±5)％相对湿度下调湿24h

测试环境温度：23+/-1℃

分析仪器：电导率仪

系统配置：闭环装置

收集介质流速：100ml/min

备注：

BDT—Breakthrough Detection Time(in minutes)，透过时间，从测试开始到化学物质首次被检测到的时间间隔

BT

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。