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在线气相色谱仪监测大气挥发性有机物你了解多少呢

作者:谱析仪器 时间:2020-04-13   
在线气相色谱仪监测大气挥发性有机物你了解多少呢

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)是一类有机物,它普遍对人体健康有直接危害,部分组分还具有致癌性。此外,它还是PM2.5的重要前体物和光化学烟雾的主要组成物。目前VOCs已经成为我国城市大气中最突出的污染物类别,随着社会的发展以及环保研究的深入,它继PM2.5之后,成为最受关注的污染物之一。但我国对于VOCs的监测和管控尚不成熟,甚至在2017年以前对其没有明确的定义。原环境保护部等六部委联合印发《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》意在加速并加强对于VOCs的防止,并规定VOCs是指参与大气光化学反应的有机化合物,包括非甲烷烃类、含氧有机物、含氮有机物、含硫有机物等,是形成臭氧和细颗粒物污染的重要前体物。准确监测是治理的基础,2017年12月原环境保护部印发了((2018年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》,确定了监测技术要求,并规定监测的组分共117种,包括沸点在一104oC~230oC的乙烷、乙烯、甲醛、苯、氟利昂、六氯丁二烯等,而非甲烷总烃等总量型的指标,由于无法真实反映VOCs的污染情况,没有作为监测的因子列出。VOCs的监测可以分为手工监测和自动监测两大类。相对于“现场采样一实验室分析”的手工监测,自动监测具有时效性强、数据量大、代表性较好、较节省人力、仪器较复杂等特点。
气相色谱法
由于大气中VOCs组分众多,因此常采用气相色谱法对组分进行分离。单根色谱柱难以将沸点一104~2300C的所有VOCs分离,因此一般采用两根色谱柱的方式。
  双柱分离
目前VOCs自动监测的双柱分离方式,主要有两种:并联式、串联式。
并联式要求富集一热脱附也是并联式的双气路,此方式为双管路采样通道,一路富集c2~c5的烃类物质,它们经热脱附后进入气相色谱的1#号色谱柱分离,由FID检测;另一路富集C5~C12烃类物质、含氧和卤代烃类物质,组分经热脱附后进入2#色谱柱分离,由MS检测。
2018年2月原环境保护部组织编制的《环境空气臭氧前体有机物手工监测技术要求(试行)》推荐串联式的气相色谱分离方式,它也是目前采用较广泛的VOCs自动监测方式。其基本流程是热脱附后的VOCs由载气带人气相色谱仪,低沸点的VOCs组分先后流经1#号色谱柱、2#色谱柱分离,并进入FID检测;待低沸点VOCs组分从1#色谱柱流入2#色谱柱后,阀切换,剩余组分在1#色谱柱中继续分离,陆续流入MS检测。
 检测器
用于VOCs自动监测系统的检测器较多,包括MS、FID、PID、ECD等,其中使用广泛的是MS和FID。
FID对烃类物质灵敏度高,但它选择性低,且只能依靠保留时间定性,测定结果容易受到干扰旧5|,此外,对大部分有取代基团的有机物,特别是氟利昂系列,它的灵敏度偏低。MS可根据组分的碎片离子定性和定量,具有适用性、鉴别能力以及灵敏度,特别面对未知污染时,它具有其它检测器难以企及的性能。
 性能指标与特点
该方法分析的VOCs组分多,并且具有较强的能力扩展空间。可通过增加采样体积,获得低的方法检出限,也可以通过延长采样时间,使监测的代表性增加。白石对104种VOCs组分进行了测定,包括了C2~C12的烃类、苯系物、卤代烃、醛酮类,整体分析效果较好,其中共有89种物质线性达到0.99,准确度相对误差均在30%之内,采样体积以300mL计,用6次平行测定结果标准偏差的3倍作为检出限,其均在0.8×10-9mol/mol以下。
在面对VOCs组分众多的大气样品时,即便采用了快速色谱技术,单次分析时间也难以低于15min,因此该方法在及时|生上略有瑕疵。
关于VOCs挥发性有机物监测系统
挥发性有机物监测系统采用气相色谱仪GC-(FID)监测有机挥发性气体浓度及特征污染物气体浓度,采用可以快速、连续在线监测有机挥发性气体浓度及特征污染物气体浓度,集数据采集、实时发布、数据审核、统计分析等功能于一体。
固定污染源VOCs挥发性有机物(非甲烷总烃+苯系物)在线监测系统采用全程高温抽取法对样气进行抽取,采用气相色谱仪—氢火焰离子化检测技术对固定污染源挥发性有机物排放进行在线监测。该系统由 VOCs(甲烷、非甲烷总烃、苯系物)监测子系统和数据采集与处理子系统构成。
VOCs监测子系统主要由采样探头、伴热管线、预处理单元、 VOCs分析仪、电控单元组成,测量时烟气由机柜内的高温采样泵抽取,样气全程高温在180℃以上,经由采样探头、高温伴热管线、除尘过滤器后通入VOCs分析仪进行测量。为保证测量的长期准确性,系统集成有氮气、标气和零气,定期对系统进行零点和量程的标定。
VOCs挥发性有机物监测系统具有现场数据实时传送、远程故障诊断、报表统计和图形数据分析等功能,组网灵活,运行成本低。同时,系统采用模块化结构,组合方便,并且能够完全满足与企业内部的DCS系统和环保部门数据系统通讯的要求。