[发明专利]一种检测气体中总有机物含量的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种检测大气中总有机物含量的方法与装置，尤其是一种利用光催化相转移与光电催化COD测定联合技术检测气体中总有机物含量方法与装置。

背景技术

现有技术中的对环境气体中挥发性有机物(VOCs)的检测要经历采样、预处理和定量分析三个过程。环境中VOCs的采样方式主要是采用注射器、塑料袋等固定容器直接采取被测气体，或用泵等将样品气通过吸收液、吸附剂、冷阱捕集等方式来采集。同时由于一般待测气体中VOCs浓度较低，在分析检测之前还需对样品进行预处理，从而提高方法的灵敏度，降低最小检测极限。环境VOCs的分析方法主要有气相色谱法(GC)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、比色管检测法、便携式现场检测仪法、高效液相色谱法、荧光分光光度法、膜导入质谱法等。其中最常用的是气相色谱法(GC)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)。这些检测方法存在操作复杂，整体采样、预处理和检测花费时间较长，且目前的定量检测方法需预知污染物化学组分并制作相关标准曲线，或存在检测范围不足以覆盖全部的TVOC成分等多方面的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有环境气体中VOCs含量检测技术的不足，提供一种新的光催化相转移-光催化测定COD联用技术来检测气体中VOCs含量方法和装置。

事实证明光催化能够有效的降解有机物，但有机物被彻底降解为二氧化碳和水需经历复杂的过程，且需很长的时间。有机气体光催化相转移技术即基于光催化原理，气相中的VOCs无需一次性彻底被矿化为CO₂和H₂O，只需借助光催化的氧化作用使气体分子氧化至亲水化转移至液相即可完成VOCs从气相转移至液相的采样过程。另一方面，基于光催化降解液态中有机物原理，采用三电极体系在光催化的条件下对微量液态有机物进行彻底降解，降解过程中氧化反应所引起的电量变化将通过与电化学工作站相连的三电极体系进行记录，并最终通过相关软件分析电量与COD之间的关系，进而达到对液态中有机物COD的检测。

基于有机气体光催化相转移和光电催化法测定COD技术的原理，本发明设计了光催化相转移与光电催化COD测定联合技术检测气体中总有机物含量方法与装置：将气相中定量体积的VOCs光催化相转移转移至液相，继而采用光电催化法对转移至液相中的有机物进行COD测定，并将COD结果转化为气相中VOCs的含量。待检测完毕，从气相转移至液相的剩余有机污染物将在液相中通过光催化彻底降解为CO₂和H₂O，实现零污染。

为实现以上目的，本发明采取了以下技术方案：一种检测气体中总有机物含量的方法，包括有光催化相转移装置和光电催化COD测定装置，包括如下步骤：

(1)待检测气体输入到光催化相转移装置内，经气体循环系统、光催化相转移系统以及液相光催化吸收降解系统后，气相中的有机物经光催化相转移至液相；

(2)从液相中取预定量体积的液体输送到光电催化COD测定装置；

(3)光电催化COD测定装置根据下述公式计算检测气体中的总有机物含量COD_G，在有机气体相转移的过程中，定时对吸收液进行光电催化COD测定，并根据标准曲线定量关系得出气体的总有机物含量COD_G，在上述COD的定量关系中，首先定义COD_G为每升气体所消耗的氧气的毫克数，以此来判断气相中有机物的浓度，具体计算公式如下：

其中，Q-电化学工作站测定电量；F-法拉第常数，F＝96485；V_L-光催化相转移吸收液的总体积；V_COD-光电催化测定中反应区的体积；V_G-光催化相转移反应区待测气体的体积；COD-光催化相转移吸收液的化学需氧量。

待检测气体在气相光催化反应区光催化至亲水化，而后通过出气管道转移至液相进行吸收，完成从气相到液相的相转移过程，继而自控进样器将取定体积吸收液至光电催化测定系统，信号输出系统自动将测定系统的结果以信号的形式输出，环境气体中的总有机气体含量将通过定量关系得出。液相中有机物将被光催化彻底降解；整体装置以光催化相转移装置中的第一紫外光源紫外灯和第二紫外光源和光电催化COD测定装置中的第三紫外光源作为光催化光源。