我國(guó)人造板行業(yè)在采用甲醛穿孔萃取儀時(shí)，并沒(méi)有照搬歐洲標(biāo)準(zhǔn)中的操作方法，而是另外做出了一些規(guī)定。GB/T 17657—1999 《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》在 4.11.5.1儀器校驗(yàn)一節(jié)中指出：“調(diào)節(jié)加熱器，使回流速度保持為每分鐘30 mL”， 在4.11.5.4萃取操作一節(jié)中，又重申了對(duì)回流速度的上述要求，同時(shí)還規(guī)定：“回流時(shí)萃取管中液體溫度不得超過(guò)40 ℃，若溫度超過(guò)40 ℃，必須采取降溫措施，以保證甲醛在水中的溶解。”筆者通過(guò)萃取實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作和觀測(cè)，認(rèn)為GB/T17657—1999規(guī)定的內(nèi)容，在實(shí)際工作中難以實(shí)施。主要是因?yàn)楝F(xiàn)有萃取儀的性能無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，具體表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：*、回流速度難于測(cè)定；第二、當(dāng)采取特殊方式對(duì)回流速度進(jìn)行測(cè)定時(shí)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)萃取儀的回流速度比規(guī)定的每分鐘30 mL低很多；第三、適應(yīng)環(huán)境溫度的性能不能滿足需要，特別是那些不具備控溫條件的實(shí)驗(yàn)室，低溫環(huán)境下可能造成液—液萃取不充分，而在高溫環(huán)境下，則難以做到萃取管中液體溫度不超過(guò)40 ℃。

  目前，普遍使用的萃取儀的性能處于一種怎樣的狀況，是什么原因使其不能滿足GB/T 17657—1999的要求，應(yīng)該從哪里入手來(lái)加以解決，或者如何來(lái)協(xié)調(diào)國(guó)標(biāo)要求與儀器性能之間關(guān)系，這些是本文下面所要探討的問(wèn)題。

1 萃取儀構(gòu)造的關(guān)鍵部位和氣體液體的運(yùn)行情況

1.1 萃取儀構(gòu)造的關(guān)鍵部位

萃取儀的整體構(gòu)造如圖1 所示，圖2 是圖1 的局部放大示意圖。關(guān)鍵部位一，由圖2 可以看到，邊管上端出口，位于萃取管上端磨口下方附近；關(guān)鍵部位二，由圖2 可以看到，萃取儀部件之間的連接，由萃取管上端磨口到交換接管再到冷凝管，口徑顯著變??；關(guān)鍵部位三，由圖1 可以看到，萃取管中沒(méi)有降溫裝置。

1.2 氣體液體的運(yùn)行情況

萃取儀構(gòu)造的關(guān)鍵部位，決定了甲苯甲醛的氣體和液體在儀器中的運(yùn)行情況。燒瓶中的甲苯從試件中萃取出甲醛，甲苯甲醛混合氣體沿邊管上升，從邊管上口出來(lái)后，會(huì)首先擴(kuò)散充滿萃取管，此時(shí)可以看到管壁上有甲苯甲醛混合冷凝液冷凝下來(lái)；同時(shí)還有一些混合氣體會(huì)向上擴(kuò)散到交換接管或到達(dá)冷凝管，由于冷凝管本身較長(zhǎng)，所處的位置又較高，由萃取管上端磨口到交換接管再到冷凝管，口徑顯著變小，所以混合氣體一般只能進(jìn)入冷凝管下半段中很短的一段，使得冷凝管的冷凝效率一般都較低，這從冷凝管管壁被加熱的長(zhǎng)度和冷卻水出

水口溫度可以得知?；旌蠚怏w變成混合冷凝液滴入穿孔管，從穿孔管底部的砂芯濾板穿出進(jìn)行液—液萃取，而萃取管壁上冷凝的混合冷凝液未能進(jìn)行液—液萃取，與穿孔上來(lái)的甲苯一起流回?zé)?，繼續(xù)加熱和萃取循環(huán)，直至達(dá)到規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間為止。

2 萃取儀構(gòu)造對(duì)其性能的影響

現(xiàn)有萃取儀的構(gòu)造如上所述，對(duì)其性能的影響有以下3 個(gè)方面。

2.1 回流速度難于測(cè)定

2.1.1形成冷凝液滴的位置較多 這是回流速度難于測(cè)定的原因之一。就目前所使用的萃取儀來(lái)說(shuō)，測(cè)定回流速度，只能采取測(cè)定混合冷凝液液滴的方式，而沒(méi)有第2種方式。雖然GB/T 17657—1999中沒(méi)有指明混合冷凝液滴下的位置，也沒(méi)有具體的操作步驟說(shuō)明，但是可以認(rèn)為，單位時(shí)間內(nèi)滴入穿孔管的混合冷凝液量，就是甲苯的回流速度。除此之外的冷凝液回流，對(duì)液—液萃取沒(méi)有實(shí)際意義，這也就確定了形成液滴的位置應(yīng)該是在穿孔管漏斗口的正上方。然而，由于產(chǎn)生這些液滴的位置一般至少有2處，且每1處可能不止1個(gè)滴液點(diǎn)（至于液滴大小的問(wèn)題，這里暫且忽略），每1個(gè)滴液點(diǎn)都需要1個(gè)人進(jìn)行觀測(cè)計(jì)數(shù)。

2.1.2液滴速度過(guò)快 這是回流速度難于測(cè)定的第2個(gè)原因。因?yàn)榛旌侠淠褐饕怯纱罅考妆饺苡猩倭考兹?gòu)成，當(dāng)蛇冷管末端直徑為7.5 mm時(shí)，30 mL甲苯流過(guò)蛇冷管末端，可以形成大約750個(gè)液滴，換算得到12.5滴/s以上，這樣快的液滴速度，實(shí)際巳形成了甲苯液流，人的肉眼無(wú)法分辨。多數(shù)蛇冷管的末端直徑為5 mm左右，30 mL甲苯會(huì)形成更多的液滴，液滴速度也就更快。在2.1.1中提到形成冷凝液滴的位置較多，如果有2個(gè)滴液點(diǎn)，按回流速度30 mL/min， 平均每個(gè)滴液點(diǎn)的回流速度約為6.25 滴/s；如果有3個(gè)滴液點(diǎn)，平均每個(gè)滴液點(diǎn)的回流速度約為4.2 滴/s，速度也還是比較快的，觀測(cè)計(jì)數(shù)仍然比較困難。然而問(wèn)題并不如此簡(jiǎn)單，還存在著下面的問(wèn)題。

2.1.3觀測(cè)位置有干擾 這是回流速度難于測(cè)定的第3個(gè)原因。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，觀測(cè)滴液位置附近雖然可以裸露，不必包裹保溫材料，但是會(huì)受到霧汽或玻璃反光的干擾而看不清楚；另外有的滴液點(diǎn)與玻璃儀器磨口處于同一水平位置，磨口有一定的高度，會(huì)遮擋住液滴形成的位置，若在液滴下落的過(guò)程中觀測(cè)，液滴自由下落可供觀測(cè)的距離較短，一般為20～50 mm 之間，觀測(cè)難度較大；當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，為了達(dá)到充分萃取，保證萃取實(shí)驗(yàn)的完成，就需要在萃取管的上半段至交換接管處包裹保溫材料，這樣就*遮擋住了視線，實(shí)際上無(wú)法進(jìn)行觀測(cè)。

上述3個(gè)原因?qū)е禄亓魉俣入y于測(cè)定，所以到目前為止，還沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)哪個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)出了萃取儀的回流速度。

2.2回流速度低

回流速度低，達(dá)不到GB/T 17657 —1999的要求。前面雖然說(shuō)了回流速度難于測(cè)定，但是為了專(zhuān)門(mén)測(cè)定回流速度，筆者借助其他輔助裝置進(jìn)行了這項(xiàng)測(cè)定。具體的做法就是使用1個(gè)特殊的漏斗，如圖3所示，架在穿孔管口上（見(jiàn)圖4），漏斗下部為半圓球形，半圓球直徑為28 mm，半圓球側(cè)面開(kāi)四個(gè)孔，實(shí)測(cè)10 mL甲苯可以形成約118個(gè)液滴。使用上述漏斗，在環(huán)境溫度24 ℃左右，加熱器功率300 W（zui大功率）的條件下，對(duì)萃取儀的回流速度進(jìn)行測(cè)定，一般能夠達(dá)到20 mL /min左右。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到27 ℃左右，回流速度增大不顯著，而萃取管中液體的溫度往往會(huì)達(dá)到或超過(guò)40 ℃。對(duì)于回流速度低且難于測(cè)定這一問(wèn)題，目前幾乎所有的實(shí)驗(yàn)室，都不約而同的采取模糊處理的做法，就是對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程是否符合規(guī)定要求不去深究，只按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。由于GB/T 17657—1999規(guī)定的萃取時(shí)間足夠長(zhǎng)，所以在適宜的環(huán)境溫度條件下，基本上都能夠萃取充分。據(jù)有的實(shí)驗(yàn)室的研究報(bào)告稱(chēng)：以現(xiàn)有的萃取儀在常溫下進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，游離甲醛達(dá)到zui大值拐點(diǎn)所需的時(shí)間為60 min 左右。

2.3 適應(yīng)環(huán)境溫度的性能不能滿足需要

2.3.1高溫環(huán)境下水溶液溫度超過(guò)40 ℃ 當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，在萃取管壁上冷凝下來(lái)的混合冷凝液相對(duì)較少，進(jìn)入穿孔管的混合冷凝液則相對(duì)會(huì)多一些，回流速度一般也達(dá)不到30 mL /min。由于冷凝管的熱交換效率低，帶走的熱量有限，混合氣體在萃取管中，一方面通過(guò)萃取管壁向外散發(fā)熱量，另一方面則通過(guò)穿孔管壁使熱量傳送到混合冷凝液中。混合冷凝液再將熱量傳送到水溶液中，由于萃取管中沒(méi)有降溫裝置，水溶液只能通過(guò)萃取管向外散熱。在高溫環(huán)境下，水溶液向外散熱相應(yīng)變差，因此，一般當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到27 ℃左右的時(shí)候，水溶液溫度往往會(huì)達(dá)到或超過(guò)40 ℃，這在沒(méi)有控溫條件的實(shí)驗(yàn)室是常見(jiàn)的現(xiàn)象。就是在北京，有控溫條件的實(shí)驗(yàn)室，在夏季高溫氣候里，也會(huì)發(fā)生水溶液溫度超過(guò)40 ℃的情況。原因是萃取實(shí)驗(yàn)需要開(kāi)窗通風(fēng)，戶外高溫會(huì)限制實(shí)驗(yàn)室降溫的效果，因此高溫環(huán)境的影響，是擺在實(shí)驗(yàn)人員面前一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

  GB/T 17657—1999規(guī)定：“回流時(shí)萃取管中液體溫度不得超過(guò)40 ℃，若溫度超過(guò)40 ℃，必須采取降溫措施，以保證甲醛在水中的溶解。”采取何種降溫措施，GB/T 17657 — 1999 中沒(méi)有說(shuō)明，根據(jù)其他實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，大概有2種方式：外部降溫和內(nèi)部降溫。所謂“外部降溫”，就是使環(huán)境溫度降低（如空調(diào)降溫），以達(dá)到水溶液降溫的目的。不具備控溫條件的企業(yè)實(shí)驗(yàn)室，有的采用在萃取管外部毛巾蘸水冷敷萃取管降溫；還有采取萃取管外纏繞軟管，軟管內(nèi)通入冷水給萃取管降溫的。這后2種做法不僅麻煩，降溫效果也十分有限。所謂“內(nèi)部降溫”，就是降低加熱器功率，通過(guò)減少燒瓶中甲苯的蒸發(fā)量，來(lái)減少熱量的供應(yīng)，或者說(shuō)以降低回流速度為代價(jià)的降溫方式，這種方式調(diào)整不得當(dāng)時(shí)，可能會(huì)造成液—液萃取不充分，使甲醛測(cè)試值偏低。

 2.3.2低溫環(huán)境下可能造成液—液萃取不充分 當(dāng)環(huán)境溫度低到一定程度時(shí)，回流速度就會(huì)很低，此時(shí)可能造成甲醛液—液萃取不充分，使得測(cè)試值偏低，這種情況在個(gè)別實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)發(fā)生過(guò)，但并不是多見(jiàn)。原因是在較低的環(huán)境溫度下，實(shí)驗(yàn)人員自身也會(huì)感到寒冷，所以總是會(huì)想方設(shè)法提高室溫。另外，由于GB/T 17657—1999對(duì)甲醛萃取試驗(yàn)規(guī)定的時(shí)間足夠長(zhǎng)，從見(jiàn)到*滴冷凝液到停止加熱有兩個(gè)小時(shí)之多，雖然目前所用萃取儀的回流速度在低溫環(huán)境下會(huì)更低，但是由于較長(zhǎng)的加熱時(shí)間，可以在一定程度上彌補(bǔ)其不足。發(fā)生上述情況的zui初現(xiàn)象是：從開(kāi)始加熱至混合冷凝液穿出的時(shí)間會(huì)顯著延長(zhǎng)，其后可以觀察到：在萃取管壁上的混合冷凝液較多，從穿孔管穿出的液滴，比正常環(huán)境溫度下。