OECD 104 Áp suất hơi

Hướng dẫn OECD 104 về áp suất hơi, được công bố theo Hướng dẫn OECD về ứng xử kinh doanh có trách nhiệm đối với các doanh nghiệp đa quốc gia (OECD), mô tả tám phương pháp đo áp suất hơi. Mỗi phương pháp có thể được áp dụng trên các dải áp suất hơi khác nhau. Áp suất hơi của một chất (tính bằng Pascal) được định nghĩa là áp suất bão hòa trên một chất rắn hoặc lỏng và được xác định ở các nhiệt độ khác nhau (tính bằng Kelvin).

Các phương pháp được sử dụng là:

• Phương pháp động (phương pháp Cottrell)
• Phương pháp tĩnh
• Phương pháp Isoteniscope
• Phương pháp tràn: cân bằng áp suất hơi
• Phương pháp tràn dịch: Tế bào Knudsen
• Phương pháp tràn dịch: nhiệt trọng lượng đẳng nhiệt
• Phương pháp bão hòa khí
• Phương pháp quay rôto

Các phương pháp này chỉ áp dụng cho các hợp chất không phân hủy trong điều kiện thử nghiệm. Trong trường hợp các phương pháp thực nghiệm không thể áp dụng vì lý do kỹ thuật, áp suất hơi cũng có thể được ước tính, và phương pháp ước tính được đề xuất được nêu trong phần phụ lục của hướng dẫn.

Áp suất hơi trong bất kỳ phương pháp nào nêu trên phải được xác định ở ít nhất hai nhiệt độ. Nên sử dụng ba hoặc nhiều nhiệt độ trong khoảng từ 0 đến 50 độ C để kiểm tra tính tuyến tính của đường cong áp suất hơi. Đối với phương pháp phun trào và phương pháp bão hòa khí, nên sử dụng khoảng nhiệt độ từ 120 đến 150 độ C thay vì từ 0 đến 50 độ C.

Trong lĩnh vực an toàn hóa chất và quy định về môi trường, việc xác định chính xác các tính chất vật lý của các chất là vô cùng quan trọng. Một trong những tính chất đó là áp suất hơi, áp suất do hơi tạo ra ở trạng thái cân bằng nhiệt động với pha lỏng hoặc rắn ở một nhiệt độ nhất định. Giá trị này giúp dự đoán cách một hóa chất có thể bay hơi, phân tán trong không khí hoặc phản ứng trong các quy trình công nghiệp.

OECD 104, một giao thức chuẩn được phát triển để đo áp suất hơi một cách đáng tin cậy và có thể tái tạo, đảm bảo rằng dữ liệu được tạo ra trong các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới được các cơ quan quản lý như Cơ quan Hóa chất Châu Âu (ECHA) theo REACH hoặc Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) chấp nhận chung.

Trong hướng dẫn này, áp suất hơi được định nghĩa là áp suất bão hòa trên một chất rắn hoặc lỏng và được đo bằng Pascal (Pa) ở nhiều nhiệt độ khác nhau, tính bằng Kelvin (K). Áp suất hơi cao cho thấy chất dễ bay hơi và có thể gây ra các nguy cơ về hô hấp hoặc góp phần gây ô nhiễm không khí, trong khi giá trị thấp hơn cho thấy sự ổn định. Do đó, hướng dẫn này được coi là quan trọng.

Dữ liệu áp suất hơi là một yếu tố quan trọng trong đánh giá rủi ro. Những dữ liệu này ảnh hưởng đến cách phân loại hóa chất theo các hệ thống quốc tế và các yêu cầu về ghi nhãn, vận chuyển và xử lý. Ví dụ, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) có áp suất hơi cao được nghiên cứu về vai trò của chúng trong quá trình hình thành sương khói.

OECD 104 nổi bật với tính linh hoạt, mô tả tám phương pháp đo áp suất hơi khác nhau, mỗi phương pháp được thiết kế riêng cho các dải áp suất và loại chất khác nhau (ví dụ: chất lỏng, chất rắn hoặc các chất có thể phân hủy dưới tác động của nhiệt). Các phương pháp này được so sánh trong một bảng tiện dụng kèm theo hướng dẫn, nêu rõ nguyên lý, khả năng áp dụng và phạm vi áp dụng của chúng: từ áp suất cực thấp đến áp suất khí quyển. Điều quan trọng là tất cả các phương pháp đều giả định rằng chất thử nghiệm vẫn ổn định trong các điều kiện thử nghiệm; sự phân hủy sẽ làm mất hiệu lực kết quả.

Phân tích các phương pháp cơ bản như sau:

• Phương pháp tràn dịch (tế bào Knudsen):
  • Nguyên lý: Một mẫu được đẩy ra khỏi một lò nung nhỏ bên trong một buồng chân không qua một lỗ nhỏ. Tốc độ mất khối lượng được đo và sử dụng để tính toán áp suất hơi thông qua phương trình Knudsen.
  • Phù hợp nhất cho: Chất rắn hoặc chất lỏng ít bay hơi. Lý tưởng trong điều kiện chân không.
• Phương pháp Isoteniscope:
  • Nguyên tắc: Mẫu chất lỏng trong thiết bị ống chữ U được đun sôi trong điều kiện chân không và áp suất được đọc từ áp kế trong khi duy trì nhiệt độ không đổi.
  • Phù hợp nhất cho: Chất lỏng nguyên chất. Ngăn ngừa nhiễu pha khí.
• Phương pháp bão hòa khí:
  • Nguyên tắc: Khí mang trơ ​​(ví dụ: nitơ) được bão hòa bằng hơi của chất ở nhiệt độ được kiểm soát, sau đó được thu thập và định lượng (ví dụ: bằng sắc ký khí).
  • Phù hợp nhất cho: Các chất dễ bay hơi. Được sử dụng rộng rãi trong thử nghiệm môi trường do độ chính xác của nó.
• Phương pháp tĩnh:
  • Nguyên tắc: Chất được đưa đến trạng thái cân bằng trong một bình kín có đồng hồ đo áp suất và áp suất không gian phía trên được đo trực tiếp.
  • Phù hợp nhất với: Chất lỏng. Đơn giản nhưng cần phải khử khí để loại bỏ không khí.
• Phương pháp động (phương pháp Cottrell):
  • Nguyên tắc: Điểm sôi được đo ở áp suất khác nhau bằng cách sử dụng thiết bị bay hơi màng mỏng để tăng tốc độ bay hơi.
  • Phù hợp nhất cho: Chất lỏng dễ bay hơi. Loại bỏ nhanh.
• Các phương pháp khác: Ba phương pháp còn lại (phương pháp ống nóng, phương pháp áp kế và phương pháp nhiệt trọng lượng) bao gồm các tình huống cụ thể, chẳng hạn như nhiệt độ cao hoặc theo dõi liên tục sự mất khối lượng. Mỗi phương pháp đều bao gồm mô tả chi tiết về thiết bị, các bước quy trình, xử lý dữ liệu và tiêu chí xác nhận.

Để thực hiện thử nghiệm OECD 104, mẫu thường được chuẩn bị từ 0,1–10 g và các phép đo được thực hiện ở nhiều nhiệt độ khác nhau (ví dụ: theo mức tăng từ 20–50 độ C). An toàn là trên hết; các chất dễ bay hơi cần có tủ hút khí độc và việc kiểm soát nhiệt độ giúp ngăn ngừa cháy nổ.

Những thách thức bao gồm đảm bảo không có sự phân tách (được xác minh bằng các lần kiểm tra độ tinh khiết trước và sau thử nghiệm) và tính đến tạp chất. Đối với phép ngoại suy nhiệt độ, hướng dẫn khuyến nghị thận trọng khi đo ở nhiệt độ trên 20 K từ các điểm đo. Các phương pháp dự đoán có thể bổ sung, nhưng không thể thay thế, dữ liệu thực nghiệm.

Ngày nay, OECD tiếp tục cập nhật các hướng dẫn cho những thách thức mới nổi như vật liệu nano. Do kích thước hạt của vật liệu nano có thể làm thay đổi độ bay hơi, các thử nghiệm áp suất hơi được điều chỉnh riêng cho từng vật liệu nano. Khi biến đổi khí hậu làm dấy lên lo ngại về khí thải dễ bay hơi, vai trò của các hướng dẫn này trong hóa học bền vững đang ngày càng tăng.

Cuối cùng, OECD 104 cung cấp một khuôn khổ mạnh mẽ và linh hoạt để xác định áp suất hơi, tạo tiền đề cho hợp tác quốc tế trong lĩnh vực thử nghiệm hóa học. Bằng cách chuẩn hóa các phương pháp, OECD 104 không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho việc tuân thủ quy định mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường. Trong thời đại đổi mới hóa học nhanh chóng, các công cụ như OECD 104 nhấn mạnh rằng đo lường chính xác là nền tảng của quản lý có trách nhiệm.

Với kinh nghiệm hoạt động nhiều năm và luôn theo sát những phát triển toàn cầu về khoa học và công nghệ, tổ chức chúng tôi thực hiện thử nghiệm, đo lường và phân tích trong nhiều lĩnh vực cho các doanh nghiệp thuộc mọi ngành nghề, với đội ngũ chuyên gia lành nghề và cơ sở hạ tầng rộng khắp. Trong bối cảnh này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ thử nghiệm theo Hướng dẫn Áp suất Hơi OECD 104.