盤點常用的VOCs的定性和定量檢測技術

2020-11-23 北極星環保網

盤點常用的VOCs的定性和定量檢測技術

北極星VOCs在線訊:隨著我國大氣汙染控制的不斷深化，VOCs成為繼顆粒物、二氧化硫、氮氧化物之後，我國大氣汙染控制中又一新的關注點。筆者對空氣中揮發性有機物(VOC)的檢測方法進行了分析，比較了氣相色譜法、高效液相色譜法、膜技術處理、化學法和在線檢測試驗艙等檢測方法的差異性。VOCs檢測技術的日新月益對VOCs的檢測、監控、減排有很大的促進作用。本次為您介紹常用的VOCs檢測技術。

實驗室VOCs檢測

VOCs實驗室分析發展較早，也比較成熟。分析方法為使用採樣袋、蘇碼罐、吸附劑或吸收液將VOCs採集回實驗室，再經過熱解析、溶劑解析等前處理過程後，利用GC或HPLC分析。

實驗室VOCs檢測主要難點在於選擇合適的採樣方法保證可以採集到所有揮發性有機汙染物，制定規範的運輸方案防止運輸過程中VOCs的損失，選擇合適的前處理過程保證所有的揮發性有機物進入分析儀器。

實驗室分析方法的主要優勢是結果準確，主要缺點是時效性差，採樣和運輸過程中易導致樣品損失，影響測定的準確性和可靠性。

在線VOCs檢測儀

VOCs在線分析儀主要有在線氣相色譜儀、在線質譜儀、在線氣質聯用儀、在線PID和FID檢測器、在線紅外光譜儀、在線雷射檢測儀和在線差分光學吸收光譜儀等。

由於VOCs沒有標準的檢測方法，而且在線系統用於現場檢測，而不同現場的揮發性有機物種類差異較大且相對穩定，故檢測需求不同。因此需要根據自身的需求和各種檢測儀器的特點選擇合適的檢測方法。

在線氣相色譜儀可檢測出已知揮發性有機物的濃度;在線質譜儀可同時實現揮發性有機物的定性和定量檢測，但無法區分同分異構體;在線PID和FID檢測器可得出VOCs的總量，且儀器體積較小;各種在線光譜儀檢測範圍寬，可適應各種工業場合應用。

在線VOCs檢測儀主要的國內廠家有聚光科技、廣州禾信、寶英科技、中科光電、富瞻環保、武漢天虹等，國外廠家有英國Markes、日本亞那科、奧地利IONICON、韓國KNR、德國AMA、法國Chromatotec、美國CerexMS等。

可攜式VOCs儀器

可攜式VOCs分析儀主要有可攜式FID/PID檢測器、便攜紅外分析儀、便攜雷射光譜儀、可攜式氣質聯用儀等。

最新公布的環保部標準中可攜式儀器提到了FID檢測器、PID檢測器和紅外吸收檢測器三種。

可攜式VOCs檢測儀主要的國內廠商有東西分析、嶗應、富瞻環保等，國外廠商有美國Inficon、英國SIGNAL、美國雷格沃夫、美國華瑞、日本亞那科、英國科爾康等。

氣相色譜技術GC和GC-MS

氣相色譜法是最常用的一種儀器，它具有高效能、高選擇性、高靈敏度、分析速度快和應用範圍廣等優點，尤其對異構體和多組分混合物的定性、定量分析更具有優勢。通常與氣相色譜聯用進行VOCs分析的檢測器有：氫火焰離子檢測器(FID)(一種通用型檢測器，也是氣相色譜中最常用的檢測器之一)、電子捕獲檢測器(ECD)(滷代烴和烷基硝酸鹽的檢測)、質譜檢測器(MS)和光離子化檢測器(PID)。

參考美國環保局大氣中VOCs的標準分析方法TO-14A和TO-15，採用預濃縮器與氣相色譜聯用，以FID檢測器檢測分析C2-C4烷烴，烯烴和炔烴，適用於環境空氣中C2-C4揮發性組分非甲烷碳氫化合物。GC-MS是目前檢測VOCs的常用方法。能進行未知化合物的定性和定量分析。但注意在樣品流轉中成分損失以及成分間的交叉汙染會引起檢測結果的偏差。EI電離有時會形成多種離子碎片，質譜複雜、分析難度大。

由於目前主要的VOCs檢測技術還是色譜技術。但是該技術要求有複雜的採樣和前處理過程。GC-MS與自動頂空進樣器、吹掃捕集系統、熱解析系統聯合是現在常用的技術。大大的降低的對樣品預處理技術的要求，更快速、高效。目前，有不少檢測在使用GC×GC-qMS(全二維氣相色譜-四級杆質譜法)和GC×GC-TOF-MS(全二維氣相色譜-飛行時間質譜法)來分析VOCs。

在線監測質子轉移反應質譜PTR-MS

PTR-MS是一種痕量揮發性有機物在線檢測技術，靈敏度高、分析時間快等優點，且在線採樣，無需濃縮。它將待測大氣直接進樣，因而測量速度快。質子轉移將各種VOCs軟電離為單一離子，沒有碎片離子，易於質譜識別，靈敏度可以達到幾十ng。局限性主要在於區分同分異構體較難。

飛行時間質譜TOF-MS

TOF-MS是利用動能相同而質荷比不同的離子在恆定電場中運動，經過恆定距離所需時間不同的原理對物質成分或結構進行測定的一種分析方法。質量範圍寬、響應速度極快、解析度高、靈敏度較高等。其儀器易加工和小型化，具有在線監測有機汙染物的潛力。其他的還有選擇性離子流管質譜(SIFT-MS)技術，對揮發性有機物質(VOCs)可進行即時識別和定量分析等。

大氣中的VOCs不僅是生成光化學煙霧汙染物的主要前體物，同時也是大氣細粒子中有毒有害有機組分的重要來源，對形成灰霾有重要貢獻，且一些VOCs本身具有毒性和致癌性。隨著我國大氣汙染控制的不斷深化，VOCs成為繼顆粒物、二氧化硫、氮氧化物之後，我國大氣汙染控制中又一新的關注點。

我國大氣中的VOCs主要來源於石油化工、有機化工、表面塗裝、包裝印刷、醫藥、塑料製品等行業。因此大氣中VOCs的檢測主要應用於三個方面：一大氣中VOCs檢測;二汙染源集中排放VOCs檢測;三生產過程VOCs洩露檢測。與三種應用場合相適應，VOCs的檢測儀器也分為實驗室儀器、在線式儀器和可攜式儀器三類。

延伸閱讀：

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