一、***有机溶剂挥发量之估算方法***挥发慢的有机溶剂

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@cycu.edu.tw

有机溶剂常具有高挥发性与*性，当它们挥发至大气中，往往会对工厂*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**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10℃，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℃，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∞ PM-1/2(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24~26℃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的结果显示在特定温度下(25℃)，当有机物挥发量除以其饱和蒸汽压后再乘以其分子量的平方根将趋近于常数，此常数可以平均值1.38×10-3代替，也就是说在有机溶剂饱和蒸汽压介于95.3~1.4mmHg范围内，且在无风之条件与温度趋近于25℃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25℃，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：

1.38×10-3×1×5×28.5/9.59=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℃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24～26℃，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℃)超过50mmHg的化合物如苯与氟苯之温度约下降10℃，饱和蒸气压20~50 mmHg的化合物约降4~6℃，饱和蒸气压1~20 mmHg的化合物则约下降1~4℃，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。

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0m/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

(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(5)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25℃下的饱和蒸汽压好能介于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，室内温度好能在25℃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**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*作人员所需要的防护尽一份心力。

二、己酸乙酯具有挥发性吗

正己酸乙酯

1.物质的理化常数:

国标编号 33600

CAS号 123-66-0

中文名称正己酸乙酯

英文名称 ethyl caproate

别名己酸乙酯

分子式 C8H16O2；CH3(CH2)4COOCH2CH3外观与性状无色液体，有香气

分子量 144.21闪点 49℃

沸点 167℃溶解性溶于多数有机溶剂

密度相对密度(水=1)0.87稳定性稳定

危险标记 7(易燃液体)主要用途用于有机合成、人造香精

2.对环境的影响:

一、健康危害

侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。

健康危害：对呼吸道、眼和皮肤有**性。

二、*理学资料及环境行为

危险特性：遇明火、高热有引起燃烧的危险。受热放出辛辣的腐蚀性烟雾。

燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。

3.现场应急监测方法:

4.实验室监测方法:

气相色谱法，参照《分析化学手册》(第四分册，色谱分析)，化学工业出版社

5.环境标准:

6.应急处理处置方法:

一、泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用不燃性分散剂制成的乳液刷洗，洗液稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。用泡沫覆盖，降低蒸气灾害。用防*泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

二、防护措施

呼吸系统防护：空气中浓度较高时，应该佩戴自吸过滤式防*面具(半面罩)。必要时，佩戴自给式呼吸器。

眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。

身体防护：穿防静电工作服。

手防护：戴防苯耐油手套。

其它：工作现场严禁吸烟。工作毕，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。

三、急救措施

皮肤接触：脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。

眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。

食入：饮足量温水，催吐，就医。

灭火方法：喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。

三、不易挥发的有机溶剂

DBE，防白水，N甲基吡咯烷酮，等等

丙二醇苯醚(pph)pph与美国EASTMAN KODAK公司的TEXANOL都是典型的高效成膜助剂。pph加入乳胶体系时，在水相和聚合相中进行重新分配，其优异的成膜效能决定于它在两相中极小的分配系数，同时保证其良好的增塑效应及适宜的挥发速率平衡性，pph为无色透明液体，气味温和。对绝大多数乳胶及树照具有极强的溶解能力，水溶性小，确保了它被乳胶微粒完全吸收，从而赋予乳胶漆好的聚结性能和展色均一性，同时具有优良的贮存稳定性。用它替代替TEXANOL(醇酯-12)在漆膜完全成形，相同光泽，流平，流挂，展色，耐擦洗及增稠条件下，用量降低30％左右，成本低，综合成膜效率提高1.5—2倍重要的是，它具有无*环保的特性。

乙二醇苯醚（Eph）

结构式：C6H5—OCH2OH分子量：138.17

别名：2—苯氧基乙醇，苯基溶纤剂，乙二醇单苯醚

性状及用途

技术指标

EPH

日本PHE-C

沸点

244.8

244.7

挥发速率

<0.01

<0.01

PH值

6—8

6

APHA值

<150

<300

相对密度(25/5C)

1.110—1.120

1.110—1.120

有效成份

>99%WT

>95%WT

EPH为高效成膜助剂，成膜效能达到美国DOWANOL PPH(丙二醇苯醚)及EASTMAN KODAK公司的TEXANOL（醇脂-12）的水平，由于其优异的综合特性，早在70年代就为欧美的众多企业所广泛采用EPH对丙烯酸树脂，硝基纤维素，醋酸纤维素，乙基纤维素，环氧树脂，醇酸树脂，苯氧基树脂等各种树脂具有极好的溶解性，证明乙二醇苯醚可作丙烯酸树脂、硝基纤维素、醋酸纤维素、乙基纤维素、环氧树脂、苯氧基树脂等的溶剂，是羟基苯甲酸酯类的理想溶剂。其主要用途表现在以下领域：

1：圆珠笔油中作溶剂和改良助剂，能改善书写的流畅性和油墨的储存稳定性，提高清晰度，防止漏油。

2：用于喷墨油墨中，可使喷墨油墨具有较小的表面张力，优良的储存稳定性，防止堵塞，同时具备优异的纸张渗透性和纸张使用的广泛性。

3：用作丝印印刷的防堵网剂，比三氯乙烷具有更好的洗涤能力。亦常用于平板印刷板的显色剂、显色液，丝网印刷的焊膏，印刷导体膏，遮蔽膏。

4：常用作各类表面清洗剂中的组份，适用于金属、陶瓷、玻璃、塑料各类表面清洗剂，如用于涂料清洗剂中，效果好，处理基材表面涂料时间短。

5：塑料工业中乙二醇苯醚常用于PVC增塑剂的制备，如常用乙二醇苯醚制备丙二酸苯氧乙基酯，邻苯二甲酸混合酯，己二酸、葵二酸混合酯等。

6：用于绝缘电线的耐热绝缘涂料中，或与其它溶剂相配合，经烘烤后绝缘电线具有更好的外观、柔韧性，能显著提高电线的物理性能和热性能。

7：医学上常用作*菌剂、防腐剂、*螨剂。农*上用作*虫剂组份，苯氧乙基胺衍生物的制备以及其它农*化学品中间体的制备如苯氧基醚等。

8：染料工业中常用乙二醇苯醚制备用于纤维染色的阳离子染料、蒽醌染料

和其它染料中间体，亦常用于聚酯纤维的染料助剂和聚酰胺复合纤维的处理剂。

9：用于黏合剂中如百得胶、地板胶等，能显著提高黏合剂的粘接强度，也常用于制备PVC塑溶胶的组份。

10：香精香料工业中，是合成香料异丁酸苯氧乙酯的基础原料，与在化妆品工业一样，亦常用着香料保护剂、防腐蚀、*菌剂。

所以乙二醇苯醚能广泛用于水性和溶剂性涂料，丝印，台印，油墨，颜料，染料，*物中间体，香精及电子清洗等行业。涂料中适量添加，可大大降低其成膜温度且成膜性能优良，油漆中适量使用，能提高改善油漆的流动性，成膜韧性，强度及光亮度，在纺织印染业，它是一种环保型载体溶剂，在洗涤剂，化妆品和外用皮肤*膏中，它是一种优良的渗透剂，*菌剂和防腐剂。在香料行业作为定香剂。可全性能替代异佛尔酮、环已酮DBE、苯甲醇及其它乙二醇醚等产品，气味及*性指标大大降低，混合性好，挥发速率适中，聚结及偶合能力强，综合效能突出。

EPH为无色或淡黄色透明液体，醇香微*，能与醇，醚混溶，俗称“万能溶剂”，系珠笔油墨中的优良溶剂，可提高其粘性，韧性，克服珠笔冒油，漏油等缺点，并可作为印刷，台印油墨，丝印防堵网剂，墨水，脱漆剂，粘合剂等化工产品的改性助剂或溶剂。

pph可作为优良的高沸点有机溶剂或改性助剂，替代*性或气味较大的异佛乐酮，环己酮，DBE，苯甲醇，乙二醇苯醚系列。因其无*性，混溶性好，挥发速率适中，优异的聚结及偶合能力，较低的表面张力，而广泛用于汽车及汽车修补涂料，电泳涂料，工业烤漆和船舶，集装箱，木器涂料。

还有好多，你用来做什么？