空气中有毒有害气体化合物检测方案(热解吸仪)

符合美国、欧洲等 同一分析系统分离分析低碳及高碳化合物 空气在线监测系统 ·臭氧前本物」·有毒有害气体 ·挥发性有机化合物·含硫化合物 户外固定站及移动站全套方案 前言 在美国，1970年的清洁空气法赋予了环保署(EPA)保护空气清洁和保障公众健康的责任。1990年，在传统的六项环境空气监测指标基础上加入了挥发性有机物(VOCs) 的监测。VOCs、羰基类化合物 (carbon-yls)以及氮氧化物((NOx)是地面臭氧生成的前体物，无论是在城市还是乡村地区，它们都以低至ppb级别的浓度存在于环境空气中。在美国这些项目的测试是通过光化合物评估监测站(PAMS)来实施的。全球范围内也有一些其他类似机构进行这样的工作。例如，欧洲现在就在遵循联合国欧洲经济局有关控制 VOCs 排放的协议。 在我国，已发布的《环境空气质量标准》中增设了臭氧8小时平均浓度限值，并将该指标纳入空气质量的日常评价。作为臭氧的前体物及大气的主要污染物之勿---挥发性有机物(VOCs)无疑将在“十三五”期间倍加重视。2015年11月发布的《国家环境保护“十三五”科 技发展规划(征求意见稿)》中明确提出要求开展针对钢铁、火电、工业锅炉、有色、化工、表面涂装、建材等重点行业主要污染物PM2.5、SO，、NOx、重金属、二噁英、VOCs、CO，等排放的监管，突破多污染物协同控制、污染物回收及高值化利用、非常规污染物控制等核心技术。 由于传统的实验室空气监测方法存在很大的局限性，比如，分析监测的滞后，监测样品的数目的限制及在样品的取样、运输与储存的过程中发生的样品损失等使监测结果出现偏差，因此会很难全面实时了解空气污染的现状，污染物的排放来源及重点工业区特征污染因子等，当然也就不利于监管部门及时制订规范对污染物进行有效防治，更不利于应对突发污染事件时，及时采取相应的管控措施。现在随着人们对空气质量的渴求及政府部门日益严格的空气环境监管要求，在重点地区、重点工业区及重点污染源配套相关在线监测系统加强空气质量监测就显得越发地迫在眉睫。 PerkinElmer空气在线监测解决方案特点 整套系统除包括主体热脱附和气相色谱外，还有比较多的外围配套设施，主要包括：监测站点，‘气体发生装置，气体样品采集系统，信息传输系统，电气设备，标准气体制备系统(如图1)。 图1，户外在线监测系统流程图 1.监测点建设效果三维图示 图2，户外在线监测点三维图 2.气体样品采集系统图 图3，气体样品采集系统 全自动监测远程监控 3.热脱附采样系统 4.色谱分析系统 主要特点： ·电子制冷，无需液氮或者干冰，适宜于户外定点监测 ·Nafion干燥除水，有效去除水分对分析的干扰 精准的电子流量控制，有效保证结果准确性和重现性二级分流设定，可测定宽范围浓度 样品通过热脱附仪富集在电子制冷的冷阱中，然后解析到色谱系统进行分析检测。 图4为此套系统在线操作模式的示意图。TurboMatrix 热脱附可以通过在线方式采集空气样品，也可采集canister不锈钢罐里的样品。空气样品通过一个小泵泵入PerkinElmer 空气监测冷阱。质量流量计用来保持采样速率恒定。样品流路里还包含一个Nafion 干燥器用来去除湿润空气中多余的水分。用户可以通过一个外部阀在样品气路和标样校准气路之间自动切换。 图4，带在线采样附件的TurboMatrix 热脱附仪在线采样模式示意图 主要特点： ·Swafer微流路技术，死体积小 ·分析时间短，分离效果好 ·高灵敏度和重现性 4.1臭氧前体物监测系统 表1.臭氧前体物挥发性有机物目标化合物 化合物 CAS号 化合物 CAS号 乙烷 43202 2，3-二甲基戊烷 43291 乙烯 43203 3-甲基己烷 43249 丙烷 43204 2，2，4-三甲基戊烷 43250 丙烯 43205 正庚烷 43232 异丁烷 43214 甲基环己烷 43261 正丁烷 43212 2，3，4-三甲基戊烷 43252 乙炔 43206 甲苯 45202 反-2-丁烯 43216 2-甲基庚烷 43960 1-丁烯 43280 3-甲基庚烷 43253 顺-2-丁烯 43217 正辛烷 43233 环戊烷 43242 乙苯 45203 异戊烷 43221 间对-二甲苯 45109 正戊烷 43220 苯乙烯 45220 反-2-戊烯 43226 邻-二甲苯 45204 正戊烯 43224 正-壬烷 43235 顺-2-戊烯 43227 异丙苯 45210 2.2-二甲基丁烷 43224 正丙基苯 45209 2，3-二甲基丁烷 43227 间-乙基甲苯 45212 2-甲基戊烷 43285 对-乙基甲基苯 45213 3-甲基戊烷 43230 1，3.5-三甲基苯 45207 异戊二烯 43243 邻-乙基甲基苯 45211 2-甲基-1-戊烯 43246 1，2，4-三甲基苯 45208 正己烷 43231 正癸烷 43238 甲基环戊烷 43262 1，2，3-三甲基苯 45225 2，4-二甲基戊烷 43247 间-二乙基苯 45218 苯 45201 对-二乙基苯 45219 环己烷 43248 正十一烷 43954 43263 2-甲基己烷 对于臭氧前提物分析，传统的色谱柱分离多达57种目标物需要很长时间，珀金埃尔默臭氧前体物分析系统通过D-Swafer 压力切换技术将目标分析物分配至两根色谱柱进行分离。优化色谱方法的目的在于在小于1小时时间内将所有臭氧前体物组分在色谱柱上达到优异的分离效果。 图5， Swafer中心切割示意图 采用这个方案，从冷阱中解吸出来的组分首先转移到BP-1毛细管色谱柱，先流出组分峰在这根色谱柱上分离效果不好，这些高挥发性组分到氧化化PLOT色谱柱上对进行进一步分离。整个分离过程不需要采用低温。晚流出组分在BP-1色谱柱上可有效分离，经切换至一段无涂层去活化毛细柱到达第二个FID 检测器，而切换的旁路由Swafer 切换至PLOT。 图6，双柱分离50ppb臭氧前体物标准物质 除了定量准确，在偏远地区运行的整个分析方法还必须是稳定的、精确的、可重复操作的。表2和表3分别列出了14次运行结果中各组分峰面积和保留时间的相对标准偏差(%RSD)， 表2 为PLOT分析组分结果，表3为甲基硅氧烷色谱柱分析组分结果。其中各组分浓度范围在20~50ppb 之间不等。 表2，PLOT色谱柱中组分结果 化合物 面积重现性 保留时间重 化合物 面积重现性 保留时间重 (%RSD) 现性(%RSD) (%RSD) 现性(%RSD) 乙烷 1.53 0.06 环戊烷 1.55 0.15 乙烯 1.47 0.18 异戊烷 1.23 0.16 丙烷 1.00 0.26 正戊烷 1.33 0.15 丙烯 1.02 0.46 反-2-戊烯 1.35 0.14 异丁烷 1.57 0.29 正戊烯 1.52 0.15 正丁烷 1.42 0.26 顺-2-戊烯 1.25 0.14 乙炔 2.19 0.32 2，2-二甲基丁烷 1.35 0.14 反-2-丁烯 1.38 0.2 2，3-二甲基丁烷 1.37 0.13 1-丁烯 1.45 0.2 2-甲基戊烷 1.53 0.13 顺-2-丁希 1.31 0.18 表3， BP柱组分结果 化合物 面积重现性 保留时间重 化合物 面积重现性 保留时间重 (%RSD) 现性(%RSD) (%RSD) 现性(%RSD) 正己烷 1.34 0.19 乙苯 1.17 0.03 2-甲基-1-戊烯 2 0.18 间对-二甲苯 1.36 0.02 甲基环戊烷 0.94 0.14 苯乙烯 0.68 0.03 2，4-二甲基戊 1.58 0.14 邻-二甲苯 1.45 0.03 烷 苯 1.67 0.09 正-壬烷 1.49 0.03 环己烷 1.62 0.08 异丙苯 1.28 0.03 2-甲基己烷 1.43 0.07 正丙基苯 1.55 0.03 2，3-二甲基戊 1.7 0.07 间-乙基甲苯 2.1 0.03 烷 3-甲基己烷 2.63 0.07 对-乙基甲基苯 2.78 0.03 2，2，4-三甲基 1.88 0.05 1，3，5-三甲基苯 1.54 0.03 戊烷 正庚烷 1.37 0.05 邻-乙基甲基苯 1.81 0.03 甲基环己烷 1.33 0.04 1，2，4-三甲基苯 1.41 0.03 2，3，4-三甲基 1.38 0.03 正癸烷 1.75 0.03 戊烷 甲苯 2.6 0.03 1，2，3-三甲基苯 1.89 0.03 2-甲基庚完 2.3 0.03 间-二乙基苯 1.91 0.04 3-甲基庚烷 1.54 0.03 对-二乙基苯 2.25 0.04 正辛烷 1.37 0.03 正十一烷 1.38 0.03 4.2有毒有害气体监测系统 有毒有害气体包括了苯系物和含氯化合物。为了达到比较高的检测限，这就需要采用两种不同的检测器，并且要分别测定；或者采用质谱检测器。PerkinElmer仪器采用S-Swafer微流路分流技术将样品分别导入两个检测器同时检测。实现一次进样，苯系物和含氯化合物同时测定。 图7，Swafer中心切割示意图 表4.13种有毒有害气体化合物 化合物 CAS 号 化合物 CAS号 苯 71432 氯仿 67663 甲苯 108883 三氯乙烷 79005 乙苯 100414 三氯乙烯 79016 邻-二甲苯 95476 四氯乙烯 127184 对-二甲苯 106423 1，1-二氯乙完 75343 间-二甲苯 108383 四氯化碳 56235 苯乙烯 100425 1.3-丁二烯 106990 Time (min) 图8，10ppb有毒有害物标准物质 4.3其有有毒有害化合物在线分析系统 其他挥发性有机化合物或者含硫化合物，都可以采用在线系统 图9，其他挥发性有机化合物或含硫化合物在线监测系统 5.软件控制 PerkinElmer 的TotalChrom 软件用来进行数据处理和气相色谱仪分析条件控制。如果有热脱附远程控制软件可安装在同一台电脑上对仪器进行控制。有了这两套软件就可以做到对臭氧前体物的目标化合物进行完全自动化无人操作，每小时产生一套数据结果。在事先定义好样品运行序列的情况下，系统可自动进行标准物校准。样品采集和分析信息都被记录在日志里。 PerkinElmer 还有一套远程控制软件pcAnywhere可选配，在进行野外站点仪器的控制上非常方便，使用这套软件可以通过电话线、因特网或局部网络检查仪器系统状态、数据传输、调整分析条件等。 武汉分公司 地址：武汉武昌临江大道96号 武汉万达中心1808室 电话：027-88913055 传真：027-88913380邮编：430062 广州分公司 地址：广州市荔湾区芳村大道 下市直街1号信义会馆12号 电话：020-37891888 传真：020-37891899 邮编：510370 新疆分公司 地址：乌鲁鲁齐市天山区新华北路165号 中天广场大厦33层R座 电话：0991-2317360 传真：0991-2317370邮编：830000 ( 沈阳分公司 ) 地址：沈阳市沈河区青年大街167号北方国际传媒中心2803-2805室电话：024-22566158传真：024-22566153邮编：110014 南京分公司 地址：南京市鼓楼区中山北路2号 紫峰大厦17楼1701室 电话：025-51875680 传真：025-51875689邮编：210008 昆明分公司地址：云南省昆明市五华区三市街柏联广场6号写字楼12层1203室 电话：0871-65878921 传真：0871-65878579 邮编：650021 ( 要 获取我们位于全球的各个办公室的完整列表，请访问 http：//www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs/ 版权所有 2013，PerkinElmer 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