固定污染源VOC檢測技術

VOC常見的檢測方法包括氣相色譜(GC)、氣相色譜—質譜法(GC-MS)、、高效液相色譜法(HPLC)、熒光分光光度法、傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)等，此外還有反射干涉光譜法、離線超臨界流體萃取 GC-MS 法和脈沖放電檢測器法等，其中應用最多的是 GC 和 GC-MS 法。

1.1 檢測原理：被檢測VOC氣體在流經 H2 與空氣的高溫氫火焰中燃燒時，發(fā)生高溫電離，反應產生的電子在電場的作用下被收集，形成微弱的電離電流，電流強度與被測組分的濃度成正比，從而對待測樣品 VOC進行判斷。該技術對于各類組分的 VOCs 氣體都能響應，尤其對碳氫或碳揮發(fā)性有機物具有高的靈敏度，因而多用于此類 VOC廢氣的監(jiān)測中。但 FID 體積及重量通常較大，且須 H2 作為輔助而危險性高，且 VOC廢氣中的氣態(tài)水、O2 以及 N、O 以及鹵素原子等的存在往往會使監(jiān)測結果出現誤差。

1.2 工作原理：采樣探頭負責煙氣采樣，內置陶瓷濾芯用于過濾煙氣中的粉塵，伴隨管線高溫伴熱避免煙氣中水蒸氣冷凝，溫壓流用于測量煙囪或煙道內煙氣的溫度、壓力和流 速。溫度儀用于測量煙囪或煙道內煙氣的濕度,控制機柜內置控制單元,工控機、加熱盒、高溫泵等。標氣用于校準分析儀表，零氣發(fā)生器、氫氣發(fā)生器、高純氮氣瓶提供氣源?？諌簷C 產生壓縮空氣，用于對伴熱管線、采樣探頭、溫壓流進行定期反吹。

1.1檢測范圍：檢測廢氣中的甲烷、總烴、非甲烷總烴、低碳酵酮、苯系物（苯、甲苯、二甲苯、乙苯、異丙苯等）和部分鹵代烴類等氣體有機污染物，以及廢氣的濕度、溫度、 壓力、流速等參數。

1.3 特點與特色：

1. 氣相色譜/火焰離子化檢測法（GC+FID)是認可VOC檢測標準方法。具有高精確度，高靈敏度和高穩(wěn)定性的特點，運行穩(wěn)定可靠，維護簡便，適合復雜苛刻環(huán)境條件的工業(yè)廢氣中揮發(fā)性有機物的在線分析和監(jiān)測；

2.系統(tǒng)可監(jiān)測總烴、非甲烷總烴、苯系物、酮類、烯烴、醇類等多種有機廢氣，可滿足 不同客戶的監(jiān)測需求；

3.FID 檢測器具有自動點火功能，火焰熄滅后自動點火，安全可靠，超溫自動保護功能， 避免器件的損壞，可靠穩(wěn)定的色譜部件和氣路設計。使用經 Silcosteel 處理氣路管路，大大降低了氣體樣品在管壁內的吸附殘留。

1.4 應用范圍：

石油煉制與石油化學、醫(yī)藥制造、涂料與油墨制造、橡膠制品制造、塑料制品制造、黑色金屬冶煉、電子工業(yè)、印刷行業(yè)、汽車表面涂裝、家具表面涂裝、其他 表面涂裝、其他 VOCs 排放行業(yè)。

2.氣相色譜/火焰光度檢測器法（GC+FPD)

2.1 FPD 檢測機理

FPD 是根據硫、磷化物在富氫火焰中燃燒時，發(fā)射出波長分別為 394nm 和 526nm 特征光的原理而制成的，它主要利用以下 3 個條件來達到檢測之目的。

1. 富氫火焰：檢測器中有富氫火焰存在，為含硫、磷的有機化合物提供了燃燒和激發(fā)的 基本條件。

2. 特征波長：樣品在富氫火焰中燃燒時，含硫有機物和含磷有機物能發(fā)射出其波長的特征光。

3. 光電轉換：檢測器設有濾光片和光電倍增管，通過濾光片選擇后光電倍增管把光轉換 成電信號。

2.2 基本構造

FPD 主要由火焰噴嘴、濾光片和光電倍增管等三部分所組成，其燃燒室與氫焰檢測器燃燒室的構造很相似，若經適當改進并在噴嘴上方加裝收集極，也許又可作氫焰檢測器使用。

2.3檢測過程

FPD 的檢測過程如下：GC 柱后流出的載氣與空氣和氫氣混合后經噴嘴流出，在噴嘴上燃燒。當柱后流出的樣品組分與載氣一道進入此富氫火焰燃燒時，硫、磷化合物發(fā)出其特征光。 含磷有機物以 HPO 碎片的形式發(fā)射其特征光，含硫有機物以激發(fā)態(tài) S2 分子的形式發(fā)射其特征光。磷化物用 526nm 的濾光片進行選擇；硫化物可用 394nm 或 384nm 的濾光片進行選擇。光電倍增管把所濾過的光轉換成電信號，此電信送至微電流放大器放大后輸至記錄設備（記錄儀、色譜數據處理機或色譜工作站等），進行數據處理、圖象顯示、打印圖譜和打印分析結果等。

2.4 特點與特征

1. FPD 屬于專用型微分檢測器，對含硫、磷的化合物有很高的靈敏度。FPD 的最小檢出量達 10-11g，線性范圍：有機磷可達 104；硫化物則不是線性關系，用雙對數作圖其線性范圍為 102。

2. FPD 必須是富氫火焰，氧氣與氫氣流速之比在 0.2～0.5 范圍可獲得高靈敏度。

3. 各種氣體的實用流速、溫度對檢測靈敏度影響較大。例如測磷測時流速：氫氣 160～180mL/min，空氣 150～200 mL/min，氮氣 40～80mL/min；測硫時流速：氮氣流速為 90～100 mL/min 時其靈敏度較高；檢測室過高使測硫時檢測靈敏度下降。實用流速與儀器型號、樣品種類以及其他操作條件和分析要求等有關，故應根據具體情況來確定它們的流速。

4. 氣相色譜/火焰光度檢測器法在石油化工、環(huán)境保護、食品衛(wèi)生、生物化學等分析領域中得到廣泛的應用。

3.氣相色譜光離子化(GC-PID)分析法

3.1 工作原理：

1. PID (光電離檢測器)由紫外燈光源和離子室等主要部分構成，在離子室有正負電極，形成電場，紫外燈產生高能紫外光。有機氣體流入測量池（離子室）后，在紫外光源的激發(fā)下 會離子化，被離子化的微?！八槠?帶有正負電荷，從而在兩個電極之間產生電流信號，該電流與氣體濃 度線性相關根據待測氣體濃度與電流信號的線性關系計算得出待測氣體濃度。PID 是一種非破壞性檢測器，離子被檢測后可重新復合成為原來的氣體分子。PID 檢測器響應快、靈敏度高且無須 H2、空氣做輔助，同時攜帶較為方便，因而在現場應急監(jiān)測、室內監(jiān)測以及危險氣體預警等方面十分適用。但受紫外燈能量的限制，使得部分種類的VOCs 氣體(例如短鏈烷烴類)的響應慢，甚至檢測不到。

2. 氣相色譜(GC)一般由氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測記錄系統(tǒng)組成。色譜柱是組分能否分開的關鍵；色譜柱按照柱內徑的大小和長度，可分為填充柱和毛細 管柱。填充柱的內徑在 2～4mm，長度為 1～10m 左右，毛細管柱內徑在 0.2～0.5mm，長度一般在 25～100m。分離后組分能否鑒定出來則在于檢測器，所以分離系統(tǒng)和檢測記錄系統(tǒng)是 GC 儀器的核心。

3. 根據VOCs 組分的不同，采用氣相色譜色譜柱可有效分離 VOCs 氣體成分，分離后的氣體分子由PID 檢測器檢測，以實現對多個組分的監(jiān)測與分析。待測 VOCs 氣體經過 PID 后所產生的電信號輸出到記錄儀器，并得到峰面積與有機化合物質量呈正比的色譜圖，然后通過色譜圖對待測VOCs 廢氣開展定性與定量分析。

4. GC-PID 技術，采用超過 120℃的高溫全程伴熱進行樣品的采集與傳輸，并采用抗腐蝕性能強和惰性材料，從而大大減少了樣品傳輸過程中的吸附現象，其對于揮發(fā)性有機物廢氣 檢測的可選擇性強、靈敏度高，且操作起來較為便捷，測量結果較為穩(wěn)定、可靠，并能實現對多個組分的同時測量，因而得到了廣泛的應用。