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挥发性有机物(VOCs)检测方法及VOCs分析仪检测仪器解析

伟业计量-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 伟业计量 1 1165 2020-12-11
【摘要】本课件主要讲解环境挥发物的收集、检测及相关仪器的解析。从挥发物常见的概念入手,介绍挥发物的定义、检测的意义、标准、对象和挥发物的收集等内容;重点讲解挥发物检测仪器的原理、组成、使用范围和优缺点。在检测环境挥发物时选择合适的检测手段和方法提供理论依据,为环境挥发物的检测和应用提供了现实指导作用。
  • 一、VOCs的定义

    VOCs是一类有机化合物的组合,不同组织对其有不同的定义,主要分为两类,一类是化学意义上的定义,一类是环保意义上的定义。

    1、化学意义上的定义主要有五种:

    1)挥发性有机物污染防治技术政策定义VOCs为熔点低于室温、沸点范围在50°C^260°C之间的有机化合物;

    2)世界卫生组织将V0Cs定义为沸点范围在50-260C之间,室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa,在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物,按挥发性有机物化学结构可进一步分为8类:烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醇类、酮类和其他化合物;

    3)IS04618/1-1998中V0Cs指原则上,在常温常压下,任何能自发挥发的有机液体和/或固体;

    4)德国DIN55649-2000将VOCs定义为在常温常压下,任何能自发挥发的有机液体和/或固体,在通常压力条件下,沸点或初馏点低于或等于250°C的任何有机化合物;

    5)我国北京地方标准DB11/447-2007中将VOCs定义在20°C条件下蒸汽压大于或等于0.01kPa,或者特定适用条件下具有相应挥发性的全部有机化合物的统称。

    2、环保意义上的定义主要有两种:

    1)美国EPA对VOCs的定义为除C0、C02、H2C03、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的碳化合物;

    2)美国ASTMD3960-98中VOCs指任何能参加大气光化学反应的有机化合物。我国大气污染防治相关政策和标准中,还没有大气中VOCs的明确定义,而VOCs的定义关系到检测方法制定、治理措施等问题。

    二、VOCs检测的意义

    1、现阶段,我国环境污染越来越严重,污染治理已经成为我国可持续发展战略的重要策略,也是相关工作人员研究的重要内容。环境空气中挥发性有机物的检测方法是污染治理工作的关键,这是制定空气污染治理策略的基础和前提,所以必须采用科学的检测方法。对预防和缓解空气污染和制定相关的法律法规具有重要的理论指导和实践操作价值。

    2、在实际空气中,挥发性有机物的成分十分复杂,不管是工业污染还是生活污染所形成的挥发性有机物,对人体健康都有严重的破坏力。所以,针对挥发性有机物造成的污染需要进行必要的检测和控制,同时认识到控制挥发性有机物所造成污染的必要性与现实意义。

    二、VOCs的检测标准

    1、《HJ732-2014固定污染源废气挥发性有机物的采样气袋法》

    2、《HJ733-2014泄漏和敞开液面排放的挥发性有机物检测技术导则》

    3、《HJ734--2014固定污染源废气挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》

    4、《HJ644-2013环境空气挥发性有机物的测定吸附管采样-热脱附气相色谱-质谱法》

    5、《GB21902--2008合成革与人造革工业污染物排放标准》附录C,均采用色谱法进行分析

    三、VOCs的检测对象

    我国大气中的VOCs主要来源于石油化:工、有机化工、表面涂装、包装印刷、医药、塑料制品等行业。因此大气中VOCs的检测主要应用于三个方面:

    1、大气中VOCs检测;

    2、污染源集中排放VOCs检测;

    3、生产过程VOCs泄露检测。

    四、VOCs的收集

    1、容器补集法:一般是借助Summa罐来收集,取样时使用USE-PA技术。还可以借助聚合袋或者玻璃容器来收集,聚合袋成本比较低,使用起来也比较简单。

    2、吸附剂吸附法:一般是借助固体吸附物来收集吸附气体,吸附物的选择要特别注意,需要能容纳大量的有机物,吸附的速度不能太慢,其内物质也不能出现变化,常见吸附物主要是TENAX与活性炭物质。

    3、固相微萃取法:使用专用设备,一般有手柄和萃取探头构成,探头主要用来收集空气中的样品,只需要把探头在空气中暴露,就可以对样品进行自动化收集,在自动收集结束后,技术人员可将探头收回设备中,而且探头使用PDNS涂层,对VOCs的收集以及亲和方面都有很大提高。

    五、VOCs检测仪器

    与以上三种应用场合相适应,VOCs的检测仪器也分为实验室仪器、在线式仪器和便携式仪器三类。

    1、实验室VOCs检测

    V0Cs实验室分析方法为使用采样袋、苏码罐、吸附剂或吸收液将VOCs采集回实验室,再经过热解析、溶剂解析等前处理过程后,利用GC或HPLC分析。

    实验室VOCs检测主要难点在于选择合适的采样方法保证可以采集到所有挥发性有机污染物,制定规范的运输方案防止运输过程中VOCs的损失,选择合适的前处理过程保证所有的挥发性有机物进入分析仪器。实验室分析方法的主要优势是结果准确,主要缺点是时效性差,采样和运输过程中易导致样品损失,影响测定的准确性和可靠性。

    2、在线VOCs检测仪

    VOCs在线分析仪主要有在线气相色谱仪、在线质谱仪、在线气质联用仪、在线PID和FID检测器、在线红外光谱仪、在线激光检测仪和在线差分光学吸收光谱仪等。

    由于VOCs没有标准的检测方法,而且在线系统用于现场检测,而不同现场的挥发性有机物种类差异较大且相对稳定,故检测需求不同。因此需要根据自身的需求和各种检测仪器的特点选择合适的检测方法。在线气相色谱仪可检测出己知挥发性有机物的浓度;在线质谱仪可同时实现挥发性有机物的定性和定量检测,但无法区分同分异构体;在线PID和FID检测器可得出VOCs的总量,且仪器体积较小;各种在线光谱仪检测范围宽,可适应各种工业场合应用。

    3、便携式V0Cs仪器

    便携式voCs分析仪主要有便携式FID/PID检测器、便携红外分析仪、便携激光光谱仪、便携式气质联用仪等。最新公布的环保部标准中便携式仪器提到了FID检测器、PID检测器和红外吸收检测器三种。

    六、VOCs检测仪器解析

    国内常用针对VOCs检测方法主要有气相色谱-火焰离子化检测法(GC-FID)、傅里叶红外法(FTIR)、光离子化检测法(PID)等。

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