[发明专利]VOCs浓度在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线监测装置，具体涉及一种VOCs浓度在线监测装置。

背景技术

VOCs是挥发性有机物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写，根据世界卫生组织（WTO）对其的定义，是指熔点低于室温而沸点在50℃~260℃，而在常温下是以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。

VOCs包括烷类、芳香烃类、酸酯类、醛类等，人为排放主要来源于生产生活中的不完全燃烧过程和涉及有机产品挥发逸散过程的工业领域，例如石油化工产业、家具涂料工业、印染工业等。VOCs造成的主要危害主要表现在三个方面：部分具有毒性和致癌性，会危害到人体的健康，例如苯、甲苯、甲醛，会对人体造成很大伤害；参加光化学烟雾反应，形成臭氧、过氧乙酰硝酸酯等；参与大气中二次气溶胶的形成，与PM2.5的浓度异常密切相关。因此，对工业生产中的VOCs排放进行治理和监测十分重要。

目前用于对VOCs浓度进行检测的检测器主要有两种：氢火焰离子化气体检测器（flame ionization detector， FID）和光离子化气体检测器（Photoionization Detector，PID）。氢火焰离子化气体检测器FID是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机气体进入氢火焰，在高温下产生化学电离，对几乎所有挥发性的有机化合物均有响应，对所有烃类化合物（碳数≥3）的相对响应值几乎相等。光离子化气体检测器 PID由具有特定辐射能（如10.6eV）的紫外光在电离室内对气体分子进行轰击，把气体中含有的有机气体电离成带正电的离子和带负电的电子，在电场作用下形成电流，方法后得到输出信号，其在易燃易爆物料的生产运输、化工物料泄漏、环境应急事故、痕量测量等领域有广泛应用。在气体分析领域，气相色谱仪（Gas Chromatography，GC）是常用分析仪器，能将混合气体的各组分进行分离、测量。VOCs检测器结合气相色谱法，作为气相色谱仪的检测器，可对混合气体VOCs进行定性、定量检测。

光离子化气体检测器PID的一个重要参数是校正系数CF，又称响应系数RF。不同气体具有不同的校正系数CF，表征了光离子化气体检测器PID测量特定气体的灵敏度，CF值越低，灵敏度越高。不同的VOCs气体的CF值相差较大，因此光离子化气体检测器PID在测量未知组分的气体时难以准确定量，另外对于某些电离电位较高的VOCs气体，常用的10.6eV的紫外光无法使其电离，需使用高能量的紫外灯。而氢火焰离子化气体检测器FID是典型的质量型检测器，对几乎全部有机物均可响应且响应系数较稳定，定量检测气体的总有机碳量（TOC）或总烃量（THC）有很好的效果。目前用于对VOCs进行定量测量的方法主要有光离子化气体检测器FID直读法和气相色谱-氢火焰离子化气体检测器（gas chromatography-flame ionization detection ， GC-FID)方法，氢火焰离子化气体检测器FID直读法用于测量总烃量，而气相色谱-氢火焰离子化气体检测器GC-FID方法除可得到VOCs总量外，还可对其中特定的组分进行定量测量。由于氢火焰离子化气体检测器FID使用过程中需消耗氢气等气体，连续使用气瓶更换将过于频繁，同时进行气相色谱分析时，需要进行富集以满足测量灵敏度的要求，目前的氢火焰离子化气体检测器FID或气相色谱-氢火焰离子化气体检测器GC-FID主要用于离线检测，在线的气相色谱-光离子化气体检测器（gas chromatography-Photoionization Detector， GC-PID)GC-PID监测系统也仅能周期采样，但是不能实时监测。

光离子化气体检测器PID与氢火焰离子化气体检测器FID相比，其重量轻、体积小、灵敏度高、响应速度快，同时不需要载气或燃气，使用寿命长且本质安全，适用于进行实时在线监测。而气相色谱-光离子化气体检测器GC-PID与气相色谱-氢火焰离子化气体检测器GC-FID相似，也可进行VOCs总量测量和特定组分含量测量，但其气体样品不需经过富集，可直接进样，减少了在预浓缩过程中引入的误差。以光离子化气体检测器PID作为检测器的在线监测系统虽可实现实时检测，并且对于已知种类的单一气体或已知组分及其比例的混合气体，光离子化气体检测器PID的检测结果可计算得到准确的VOCs总量以及其中某一种或某一类气体的含量。但是对于组分未知的气体，光离子化气体检测器PID的检测结果只能对VOCs的总量给出大致估计，不能准确定量检测。