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        低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣在線檢測(cè)技術(shù)

        2017-08-23 04:14:16邵賢根郭菁馬彥濤
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2017年16期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)譜聯(lián)用氣相色譜低濃度

        邵賢根 郭菁 馬彥濤

        摘 要:該文介紹了一種低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣在線檢測(cè)技術(shù)。系統(tǒng)分為檢測(cè)點(diǎn)與監(jiān)控中心兩部分,之間由GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)連接。檢測(cè)點(diǎn)采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),自主完成空氣樣本采集、測(cè)量與設(shè)備校準(zhǔn)。監(jiān)控中心通過輪詢檢測(cè)點(diǎn)獲得測(cè)量數(shù)據(jù)并形成分析報(bào)表。

        關(guān)鍵詞:工業(yè)有機(jī)廢氣 低濃度 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

        中圖分類號(hào):TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)06(a)-0131-02

        Abstract:A monitoring system for atmospheric VOCs pollutants measuring is presented. It is divided into monitoring center and testing nodes, connected by GPRS/3G. The testing nodes, composed by GC-MS instrument, carry on atmospheric air sample collecting, measuring and instrument calibration by themselves, while monitoring center presents an analytical report according to the measuring data provided by testing nodes.

        Key Words:VOCs; Low concentration; GC-MS

        嚴(yán)重灰霾與光化學(xué)煙霧等大氣污染日益嚴(yán)重,工業(yè)廢氣中的二氧化硫、顆粒物與揮發(fā)有機(jī)物(VOC)等,對(duì)環(huán)境與群眾健康有直接或者間接影響。以甲苯、苯為例,長(zhǎng)期處于濃度超過十億分之一(ppb)的環(huán)境中人會(huì)感到不適,而目前大部分氣體傳感器技術(shù)難以準(zhǔn)確測(cè)量ppb及其以下濃度的氣體組分。隨著國(guó)家制定的各種環(huán)境保護(hù)政策及法規(guī)的頒布實(shí)施,各地陸續(xù)安裝了大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)地面站,實(shí)施城市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)。為保護(hù)人們的身心健康,對(duì)工業(yè)有機(jī)廢氣實(shí)施在線監(jiān)控及建立預(yù)警系統(tǒng),開展對(duì)揮發(fā)有機(jī)物等的監(jiān)測(cè)與監(jiān)管具有重要意義。該論文介紹了低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣在線檢測(cè)技術(shù)的設(shè)計(jì)。

        1 技術(shù)概述

        低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣在線檢測(cè)技術(shù)通過分散布置檢測(cè)點(diǎn)(數(shù)量根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r而定),安裝無人值守的在線式環(huán)境檢測(cè)設(shè)備。在線式環(huán)境檢測(cè)設(shè)備采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),色譜用于分離空氣樣本中的多種VOC氣體組分,交由質(zhì)譜逐個(gè)分析,提高了氣體組分判斷和濃度測(cè)量的準(zhǔn)確性。除了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)外,檢測(cè)設(shè)備還包括大氣空氣采樣的采樣裝置、包括多種標(biāo)氣的用于校準(zhǔn)氣相色譜-質(zhì)譜的自動(dòng)校準(zhǔn)裝置和上傳檢測(cè)數(shù)據(jù)的GPRS/3G通訊模塊。

        氣相色譜-質(zhì)譜的工作條件如下:空氣樣本由可控溫取樣探頭取樣,探頭溫度10 ℃~50 ℃,采樣氣體流50~200 mL/min,持續(xù)時(shí)間0.5~2 min,由監(jiān)控中心遠(yuǎn)程設(shè)定。富集器內(nèi)裝活性炭、硅膠、Tenax TA 3種吸附劑,脫附溫度250 ℃,脫附時(shí)間0.5 min。色譜柱規(guī)格為30 m×0.25 mm×1 ?m,載氣為高純度氮?dú)猓髁? mL/min;色譜柱升溫流程為初始35 ℃,保持10 min后以20 ℃/min的速率升至150 ℃,保持4 min;閥箱保持65 ℃。質(zhì)譜儀真空隔膜溫度55 ℃,溶劑延遲時(shí)間0.8 min;EI電離方式,電子能量70 eV。真空離子源、傳導(dǎo)管、四級(jí)桿溫度均為220 ℃,掃描范圍40~250 amu。定性分析通過全掃描方式,定量分析通過峰面積外標(biāo)法。完成一次檢測(cè)流程后使用載氣對(duì)富集器進(jìn)行10 min,流量2 mL/min。

        監(jiān)控中心服務(wù)器向檢測(cè)點(diǎn)輪詢并分析數(shù)據(jù),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到中心綜合轄區(qū)內(nèi)各點(diǎn)數(shù)據(jù),建立數(shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)歷史記錄和分析結(jié)果,預(yù)測(cè)轄區(qū)環(huán)境污染狀況及發(fā)展趨勢(shì),為環(huán)境治理提供依據(jù)。

        2 設(shè)備組成

        該系統(tǒng)分為監(jiān)控中心和檢測(cè)點(diǎn)兩部分。前者設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi),通過運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)讀取各檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。檢測(cè)點(diǎn)包括VOC氣體檢測(cè)儀、自動(dòng)采樣系統(tǒng)、自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)、DTU通訊模塊,測(cè)量數(shù)據(jù)由DTU通過GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器。采樣系統(tǒng)收集空氣中的VOC供檢測(cè)儀測(cè)試;校準(zhǔn)系統(tǒng)包括多種標(biāo)準(zhǔn)氣體和標(biāo)定裝置,定期對(duì)檢測(cè)儀校準(zhǔn),消除偏移量。

        3 軟件功能介紹

        系統(tǒng)支持多種傳感器,可實(shí)現(xiàn)污染物質(zhì)濃度、溫度、壓力、流量的檢測(cè),并實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前排放量、小時(shí)排放、日排放、月排放、年排放的計(jì)算。設(shè)備集成GPS衛(wèi)星定位和4G通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)位置監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控。數(shù)據(jù)交換平臺(tái)負(fù)責(zé)將各種監(jiān)控軟件和應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù),提供將用戶自定義表單、可伸縮性數(shù)據(jù)交換、可視化交互式數(shù)據(jù)處理,方便用戶提取與分析數(shù)據(jù)。

        4 結(jié)語(yǔ)

        大氣VOC污染物排放檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為檢測(cè)點(diǎn)與監(jiān)控中心兩部分,之間由GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)連接。檢測(cè)點(diǎn)自主完成空氣樣本采集與、測(cè)量與設(shè)備校準(zhǔn)。監(jiān)控中心通過輪詢檢測(cè)點(diǎn)獲得測(cè)量數(shù)據(jù)并形成分析報(bào)表。

        參考文獻(xiàn)

        [1] R.Atkinson.Atmospheric chemistry of VOCs and NOx[J].Atmospheric Environment,2000,34 (14):2063-2101.

        [2] P.J.Squillace,J.C.Scott,M.J.Moran,et al.VOCs,pesticides,nitrate,and their mixtures in groundwater used for drinking water in the United States[J].Enviromental Science & Technology,2002,36(9):1923.

        [3] Y.M.Kim,S.Harrad,R.M.Harrison. Concentrations and sources of VOCs in urban domestic and public microenvironments[J].Environmental Science & Technology,2001,35 (6):997-1004.

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