厂界环境空气中VOCs全在线监测技术

厂界环境空气中厂界环境空气中VOCs全在线监测技术全在线监测技术一、前言一、前言挥发性有机化合物（volatileorganiccompounds,VOCs）是环境空气中普遍存在的，是臭氧和PM2.5前体物，已成为环境空气影响最为严重的有机污染物。厂界环境空气中VOCs具有浓度低（ppb级），种类多和变化受环境因素影响大等特点，因此针对厂界环境空气VOCs在线监测需要很高的技术要求如大体积预浓缩，无盲点的采样，高效分离，高灵敏度检测器和可准确定性。磐合科仪推出全新的全在线双冷阱大气预浓缩系统与GC或GC/MS联用在线监测厂界环境空气中的VOCs，可同时定性定量分析，监测浓度可以达到ppb级，可以全天连续监测，数据自动记录，运行费用低。二、原理二、原理该系统将环境大气通过采样系统采集后，进入预浓缩系统，在低温条件下，环境中VOCs在冷阱中被冷冻富集，预浓缩系统配备两个相同的已填充吸附剂的冷阱，分析时样品依次通过这两个冷阱，两者利用电子(Peltier)技术独立冷却。采样时其中一个冷阱用来吸附VOCs同时另一个冷阱快速加热脱附，样品“闪蒸“进入分析系统，经气相色谱柱分离后被质谱或者气相检测器检测，可同时进行快速定性定量分析C2~C15范围内挥发性和半挥发性化合物，对同分异构具有很好的分离检测效果。富集系统采用双冷阱设计，交叉采样和进样，无分析盲点，无需制冷剂，可实现长时间的连续运行，符合美国EPA相关分析标准要求（TO-15，EPA/600-R-98/161）。三、设备和耗材三、设备和耗材3.1全在线双冷阱大气预浓缩气相分析系统3.1.1全在线双冷阱大气预浓缩主机3.1.2SMARTGC气相色谱，superlab3.1.3氢空气体发生器和高纯氮气（99.999%）3.2全在线双冷阱大气预浓缩气质分析系统3.2.1全在线双冷阱大气预浓缩主机3.2.2气质分析系统，Thermo气质联用仪配中心切割和FID氢火焰光度检测器3.2.3高纯氦气和氮气（99.999%）3.2.4标气PAMS臭氧前驱物标气56种，TO-15有毒有害标气65种，C2~C5烃类和甲醇混合标气，经稀释后制成20ppb稀释气供使用四、仪器方法参数：四、仪器方法参数：4.1全在线双冷阱预浓缩系统方法：采样流速：0~200ml/min可变采样时间：0~99min可变解析温度：300℃，解析时间：5min；4.2GC-MS+FID方法参数：色谱柱1：DB-624色谱柱2：HP-PLOT柱流速：2mL/min程序升温：40℃保持4min，以8℃/min升温到115℃，再以10℃/min升温到190℃保持12min。离子源温度：280℃传输线温度：280℃FID检测器加热器：300°C氢气流量：30mL/min空气流量：400mL/min尾吹气流量：25mL/min4.3SMARTGC方法参数：载气：氮气尾吹气：氮气进样口温度：250℃分流比：1：10色谱柱：TG-BONDQ柱流量：4.04ml/min柱温：70℃保持2min，10℃/min升至220℃检测器温度：250℃氢气流量：40ml/min空气流量：300ml/min尾吹流量：15ml/min五、结果和讨论五、结果和讨论5.1全在线双冷阱预浓缩GC-MS+FID系统性能图1为PAMS臭氧前驱物标气和TO-15有毒有害标气混合标气色谱图，由于现有DB-624色谱柱对C2~C3烃类分离效果不好，本方法采用中心切割技术DEANSWATICH技术，将C2~C3烃类经过第一根色谱柱后切换好第二根HP-PLOT进行分离，最终经FID检测，而C4~萘的化合物经DB-624分离最终经MS检测，这样提高了化合物分离效果和检测结果干扰，保证了检测结果的准确性，同时最大化发挥了质谱的定性功能。图1PAMS臭氧前驱物标气和TO-15有毒有害标气混合标气色谱图，上面为C4到萘的质谱图，下面为C2~C3烃的FID色谱图为了进一步评价该套系统的可靠性，我们对20.0ppb的标气，进行了不同取样体积的分析（取样体积30ml、60ml、120ml、240ml、300ml和600ml）；以120ml体积连续进样7次，计算系统的重复性；以3倍最低点浓度化合物的信噪比计算系统的检测限，测试结果表明基本所有化合物线性相关性都大于0.98以上；除了乙醇和丙酮重复性大于10%，其他化合物的重复性都小于10%，化合物检测限范围：0.003~0.045ug/m3。具体结果请参见表1。表1全在线双冷阱预浓缩GC-MS+FID化合物测试结果序号化合物保留时间相关系数重复性检测限（ug/m3)1乙烷7.730.995.800.0452乙烯8.10.996.030.0373丙烷9.10.997.040.0134丙烯10.780.997.410.0185乙炔12.790.996