低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣在線檢測技術(shù)

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)廢氣在線檢測技術(shù)。系統(tǒng)分為檢測點與監(jiān)控中心兩部分，之間由GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)連接。檢測點采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，自主完成空氣樣本采集、測量與設(shè)備校準(zhǔn)。監(jiān)控中心通過輪詢檢測點獲得測量數(shù)據(jù)并形成分析報表。

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：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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，對環(huán)境與群眾健康有直接或者間接影響。以甲苯、苯為例，長期處于濃度超過十億分之一（ppb）的環(huán)境中人會感到不適，而目前大部分氣體傳感器技術(shù)難以準(zhǔn)確測量ppb及其以下濃度的氣體組分。隨著國家制定的各種環(huán)境保護(hù)政策及法規(guī)的頒布實施，各地陸續(xù)安裝了大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測地面站，實施城市空氣質(zhì)量預(yù)報。為保護(hù)人們的身心健康，對工業(yè)有機(jī)廢氣實施在線監(jiān)控及建立預(yù)警系統(tǒng)，開展對揮發(fā)有機(jī)物等的監(jiān)測與監(jiān)管具有重要意義。該論文介紹了低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣在線檢測技術(shù)的設(shè)計。

1 技術(shù)概述

低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣在線檢測技術(shù)通過分散布置檢測點（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)境檢測設(shè)備。在線式環(huán)境檢測設(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)譜逐個分析，提高了氣體組分判斷和濃度測量的準(zhǔn)確性。除了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)外，檢測設(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)譜的自動校準(zhǔn)裝置和上傳檢測數(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。完成一次檢測流程后使用載氣對富集器進(jìn)行10 min，流量2 mL/min。

監(jiān)控中心服務(wù)器向檢測點輪詢并分析數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到中心綜合轄區(qū)內(nèi)各點數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，根據(jù)歷史記錄和分析結(jié)果，預(yù)測轄區(qū)環(huán)境污染狀況及發(fā)展趨勢，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)控中心和檢測點兩部分。前者設(shè)置在機(jī)房內(nèi)，通過運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)讀取各檢測點數(shù)據(jù)。檢測點包括VOC氣體檢測儀、自動采樣系統(tǒng)、自動校準(zhǔn)系統(tǒng)、DTU通訊模塊，測量數(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供檢測儀測試；校準(zhǔn)系統(tǒng)包括多種標(biāo)準(zhǔn)氣體和標(biāo)定裝置，定期對檢測儀校準(zhǔn)，消除偏移量。

3 軟件功能介紹

系統(tǒng)支持多種傳感器，可實現(xiàn)污染物質(zhì)濃度、溫度、壓力、流量的檢測，并實時計算出當(dāng)前排放量、小時排放、日排放、月排放、年排放的計算。設(shè)備集成GPS衛(wèi)星定位和4G通信技術(shù)，實現(xiàn)自動位置監(jiān)控、現(xiàn)場視頻監(jiān)控。數(shù)據(jù)交換平臺負(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

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

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