國內常用針對揮發性有機(ji)物(wu)（VOCs）檢測(ce)(ce)方法(fa)主要有氣相色譜-火(huo)焰離子化檢測(ce)(ce)法(fa)(GC-FID)、傅里葉紅外法(fa)(FTIR)、光(guang)離子化檢測(ce)(ce)法(fa)(PID)等，本文主要介紹VOCs監測(ce)(ce)儀器。

石(shi)化行業VOCs檢(jian)測儀指南

《石(shi)化企業泄(xie)漏檢測(ce)與(yu)修復(fu)工(gong)作指南(nan)》適用(yong)于石(shi)油煉(lian)制工(gong)業、石(shi)油化學工(gong)業開展(zhan)設備、密(mi)封點揮發性(xing)有機(ji)物泄(xie)漏檢測(ce)與(yu)修復(fu)工(gong)作。

標準中規定(ding)開(kai)展LDAR應配(pei)備氫(qing)火焰離(li)子化(hua)檢測(ce)儀(yi)，結合企業(ye)受(shou)控密封點(dian)類別及(ji)(ji)(ji)相應的數量(liang)(liang)配(pei)置(zhi)檢測(ce)儀(yi)數量(liang)(liang)，并且規定(ding)儀(yi)器(qi)量(liang)(liang)程及(ji)(ji)(ji)分辨率、采樣流(liu)程及(ji)(ji)(ji)探頭應符合HJ733的規定(ding)。

而在(zai)2015年初頒布的(de)《HJ733-2014泄(xie)漏(lou)和敞開液面排放的(de)揮發性有(you)機物(wu)檢(jian)測(ce)(ce)技術(shu)導則(ze)》中儀器檢(jian)測(ce)(ce)器類型包括火(huo)焰離(li)子化(hua)檢(jian)測(ce)(ce)器、光(guang)離(li)子化(hua)檢(jian)測(ce)(ce)器和紅(hong)外吸收檢(jian)測(ce)(ce)器等，也(ye)可以是(shi)其它類型的(de)檢(jian)測(ce)(ce)器。

一、氣相色譜

組成(cheng)：

組分能否分開，關鍵在于色譜柱;分離后組分能否鑒定出來(lai)則在于檢測(ce)器，所(suo)以分離系統和檢測(ce)系統是儀器的(de)核心。

1色(se)譜柱

氣相色譜柱(zhu)(zhu)(zhu)有多(duo)種類型，按照色譜柱(zhu)(zhu)(zhu)內徑(jing)(jing)的(de)大小和長(chang)度，可分(fen)為(wei)填充柱(zhu)(zhu)(zhu)和毛細(xi)管柱(zhu)(zhu)(zhu)：填充柱(zhu)(zhu)(zhu)的(de)內徑(jing)(jing)在2-4mm，長(chang)度為(wei)1-10m左右，毛細(xi)管柱(zhu)(zhu)(zhu)內徑(jing)(jing)在0.2-0.5mm，長(chang)度一般在25-100m。

2檢測器

●熱導檢測(ce)器(TCD)：

基于不同物質(zhi)具(ju)有不同的熱導(dao)系(xi)數，幾乎對所有VOCs都(dou)有響應，可以檢測各種VOCs，且樣品不被破壞，但靈敏(min)度相對較低。

●氫火(huo)焰離子化檢(jian)測(ce)器(FID)：

利用有機物在氫火焰(yan)的作(zuo)用下化學電(dian)離而形(xing)成離子(zi)流(liu)(liu)，借測定(ding)離子(zi)流(liu)(liu)強度進行檢測。

檢(jian)測(ce)時樣品被破壞，一般(ban)只(zhi)能(neng)檢(jian)測(ce)那(nei)些在(zai)氫火焰(yan)中燃燒產生大量碳正離子的有機化合物。

●電子(zi)捕獲檢測(ce)器(ECD)：

利用電(dian)(dian)負(fu)性(xing)物(wu)質捕獲(huo)電(dian)(dian)子的能力，通過測定電(dian)(dian)子流進行檢測。ECD具有(you)靈敏度高(gao)、選擇性(xing)好，是目前(qian)分(fen)析痕量電(dian)(dian)負(fu)性(xing)有(you)機化合(he)物(wu)最有(you)效的檢測器(qi)。

●火焰光度檢測(ce)器(qi)(FPD)：

對(dui)含硫和(he)(he)含磷的(de)(de)(de)化(hua)合物有比(bi)較(jiao)高的(de)(de)(de)靈(ling)敏度(du)和(he)(he)選(xuan)擇性，當含磷和(he)(he)含硫物質(zhi)在(zai)富氫火焰中燃燒時(shi)，分(fen)別(bie)發射具(ju)有特(te)征的(de)(de)(de)光譜，透過干(gan)涉濾光片，用光電倍(bei)增管(guan)測量特(te)征光的(de)(de)(de)強度(du)。

●質譜檢測器(MSD)：

采用高速電(dian)子撞(zhuang)擊氣態分子或原子，將電(dian)離后的正(zheng)離子加速導入質量分析器中(zhong)，按質荷比(m/z)的大小順序進行收集和記錄，是一種質量型、通用型檢測器。

檢測原理

VOCs進(jin)入汽化(hua)室后被即載氣(qi)帶入色譜(pu)柱(zhu)，柱(zhu)內含有液體或固體固定相，由于樣品中各組分(fen)的沸點、極性(xing)或吸附性(xing)能不同，每種組分(fen)都傾向(xiang)于在流動相和固定相之間形(xing)成分(fen)配或吸附平衡。

由于載氣的(de)(de)(de)流(liu)動，使樣品(pin)組(zu)分(fen)在運動中進(jin)行(xing)反復多次(ci)的(de)(de)(de)分(fen)配或吸附(fu)/解(jie)吸附(fu)，在載氣中濃度大的(de)(de)(de)組(zu)分(fen)先流(liu)出色(se)譜柱(zhu)(zhu)，當組(zu)分(fen)流(liu)出色(se)譜柱(zhu)(zhu)后(hou)，立即進(jin)入檢(jian)測器。

檢(jian)測(ce)器能夠將樣品組(zu)分轉(zhuan)變(bian)為電(dian)信號，電(dian)信號的大小與被測(ce)組(zu)分的量或濃度成(cheng)正(zheng)比，電(dian)信號被放大記錄(lu)形成(cheng)氣相色譜圖(tu)。

用途

氣相色譜(pu)可(ke)以(yi)分析VOCs的種類及(ji)含量。

二、PID檢測器（便攜式VOC檢測儀）

檢測(ce)原理

使用紫(zi)外(wai)燈(UV)光源將有(you)機物分子(zi)電(dian)離(li)(li)成可(ke)被檢(jian)測(ce)器檢(jian)測(ce)到的(de)(de)正負(fu)離(li)(li)子(zi)(離(li)(li)子(zi)化)。檢(jian)測(ce)器捕捉到離(li)(li)子(zi)化了的(de)(de)氣體的(de)(de)正負(fu)電(dian)荷幵將其轉化為(wei)電(dian)流信(xin)號實現氣體濃度的(de)(de)測(ce)量。

氣體離子(zi)在檢(jian)測(ce)器的電(dian)極上(shang)被(bei)檢(jian)測(ce)后，很快會電(dian)子(zi)結合重新組成原來的氣體和蒸汽分子(zi)。PID 是(shi)一種非(fei)破壞(huai)性(xing)檢(jian)測(ce)器，它不(bu)會改(gai)變待測(ce)氣體分子(zi)。可以(yi)實(shi)現連(lian)續(xu)實(shi)時檢(jian)測(ce)。

可(ke)測VOCs

● 芳香類：含有(you)苯(ben)環的系列(lie)化合物，比如：苯(ben)、甲苯(ben)、乙苯(ben)、二甲苯(ben)等;

● 酮類(lei)和醛類(lei)：含有C=O 鍵的(de)化合(he)物。比如：丙(bing)酮、丁酮(MEK)、甲醛、乙醛等;

● 胺類和氨基化合物：含N的碳氫(qing)化合物。比如(ru)：二乙胺等(deng);

● 鹵代烴類：如三(san)氯乙烯(xi)(TCE)、全氯乙烯(xi)(PCE)等;

● 含硫(liu)有機物：甲(jia)硫(liu)醇、硫(liu)化(hua)物等;

● 不飽(bao)和烴類：丁二烯、異(yi)丁烯等;

● 飽和烴類：丁(ding)烷、辛烷等(deng);

● 醇類：異丙醇(IPA)、乙醇等。

選擇(ze)性和靈敏性

PID可以非常精確和靈敏地檢測出(chu)PPM級的VOCs，但是不(bu)能(neng)用來定(ding)性區分不(bu)同化(hua)合(he)物。

使用(yong)PID時特別要注意校正系(xi)數(shu)(CF，也稱之為(wei)響應系(xi)數(shu))，它們代表(biao)了用(yong)PID測量特定某種(zhong)VOCs氣(qi)體的靈(ling)敏度，它用(yong)在當以一(yi)種(zhong)氣(qi)體校正PID后(hou)，通過CF可以直接(jie)得到另一(yi)種(zhong)氣(qi)體的濃度，從而減少了準備很多(duo)種(zhong)標氣(qi)的麻煩。

用途(tu)

●初始個人(ren)防護(hu)確定

● 泄(xie)(xie)漏檢測● 事(shi)故區域確認● 泄(xie)(xie)漏物確認● 清除污染(ran) 

三、差分光學吸收光譜儀(yi)

檢測原理

基(ji)于痕量(liang)(liang)VOCs氣體成份對光輻射(紫外/可(ke)(ke)見)的(de)“指紋”特征吸收，實現定(ding)(ding)性和定(ding)(ding)量(liang)(liang)測量(liang)(liang)，可(ke)(ke)同時測量(liang)(liang)多種氣體成份。

優(you)點

● 測量精度高(gao)，檢測下限低;

● 非接觸測量(liang)，不改變被測氣(qi)體的(de)性質(zhi)和濃度;

● 可實時、連續(xu)、長期運行，操作簡單(dan)，運行成本(ben)低;

● 可同(tong)時監測多種污染氣體;

● 遠(yuan)距離遙測、監測范圍廣，數(shu)據(ju)具有(you)代(dai)表性 。

應用

以其高分(fen)辨率和高精度并可同時對多種氣體(ti)進行測(ce)(ce)試的優點，廣泛應(ying)用于(yu)城市空氣質量監測(ce)(ce)，排放源氣體(ti)監測(ce)(ce)等場合(he)。

四、紅(hong)外吸收檢測儀(yi)

傅里葉(xie)紅外多組分氣體分析儀(開放(fang)式)

檢測原理

儀器通過對(dui)大氣痕(hen)量氣體成分的紅外輻射 “指紋” 特征吸(xi)收光譜測量與分析(xi)，實(shi)現對(dui)多組分氣體的定性和(he)定量在線自動(dong)監(jian)測。

其工作(zuo)原理為光(guang)譜儀的光(guang)學(xue)鏡頭接收來自紅(hong)外光(guang)源(yuan)發射的紅(hong)外輻(fu)射，輻(fu)射的紅(hong)外線在開放(fang)或密閉(bi)的空(kong)氣中傳播.

光(guang)譜(pu)儀(yi)接收(shou)到的(de)紅(hong)外(wai)輻射(she)后，經由(you)干(gan)涉(she)儀(yi)的(de)調制(zhi)被(bei)紅(hong)外(wai)探測(ce)器檢(jian)測(ce)，再由(you)光(guang)譜(pu)儀(yi)的(de)電子學部件和相(xiang)應數據(ju)處(chu)理(li)模塊完成干(gan)涉(she)圖的(de)轉換和存儲，并通過傅里葉變換，將干(gan)涉(she)圖轉換成紅(hong)外(wai)光(guang)譜(pu)。

優點

可以定量(liang)和定性分析，測定快(kuai)速、不破壞試樣、試樣用量(liang)少、操(cao)作簡(jian)便(bian)、分析靈敏度較高。 

五、激光檢測儀

檢測原理

采用可調諧半導體(ti)(ti)激光(guang)(guang)吸(xi)收光(guang)(guang)譜(TDLAS)氣體(ti)(ti)分(fen)析技(ji)(ji)術(shu)。與傳統紅(hong)外光(guang)(guang)譜技(ji)(ji)術(shu)相(xiang)同，TDLAS 氣體(ti)(ti)分(fen)析技(ji)(ji)術(shu)本質上是一種(zhong)吸(xi)收光(guang)(guang)譜技(ji)(ji)術(shu)，通過分(fen)析所測光(guang)(guang)束(shu)被氣體(ti)(ti)的選擇吸(xi)收獲(huo)得(de)氣體(ti)(ti)濃(nong)度。

但與傳統紅外光(guang)譜技術不同，TDLAS 氣體分析技術采用的(de)半導(dao)體激光(guang)光(guang)源的(de)光(guang)譜寬度遠小于氣體吸收譜線的(de)展寬。

因此，TDLAS 技術具有非常(chang)高的光譜分辨率，可以(yi)對某(mou)一(yi)特定氣體的吸收譜線(常(chang)被稱為單線光譜分析技術)進行分析獲得被測氣體濃度。

優點

TDLAS技術(shu)具有靈(ling)敏度高(gao)、選擇(ze)性好、實時、動態等特點(dian)，利用(yong)波長調制(zhi)技術(shu)在(zai) 1 s 的(de)檢測(ce)(ce)時間內檢測(ce)(ce)限(xian)可達到ppm級甚至ppb 級;同時可以在(zai)高(gao)溫、高(gao)壓、高(gao)粉塵及強(qiang)腐蝕(shi)環境下測(ce)(ce)量，因此成為了惡(e)劣條件下氣體污(wu)染物在(zai)線監測(ce)(ce)的(de)首要(yao)選擇(ze)。

不(bu)足

目前(qian)國(guo)內外TDLAS技術大部(bu)分(fen)還(huan)只限(xian)于在線(xian)監測N2、 O2、CO2 以及(ji)CH4、甲醇、乙(yi)醇、甲醛等低分(fen)子(zi)量物(wu)質，對空氣中其(qi)它危害性(xing)較大的(de)痕(hen)量 VOCs 成分(fen)的(de)選擇性(xing)監測存在一定的(de)困難。

VOCs檢(jian)測儀對比

GC-FID檢(jian)測技術對大部分(fen)VOCs成(cheng)分(fen)均有響應(ying)(ying)，并且是等碳響應(ying)(ying)，適合用于VOCs總量監測，也可通過(guo)更(geng)換色譜柱材料(liao)等方式實現特(te)征成(cheng)分(fen)的(de)檢(jian)測。

FTIR檢測技術因其光(guang)譜范(fan)圍寬，可同時檢測多(duo)種VOCs特征成分含量，響(xiang)應速度快。

PID檢測(ce)器對低(di)碳飽和烴響應(ying)較弱，且響應(ying)因子不一致，檢測(ce)器表面易受污染，不適(shi)合用于污染源VOCs在線(xian)監測(ce)。

依據美(mei)國(guo)標準“Method25A”和歐洲(zhou)標準“EN 12619”的(de)技術要(yao)求，規定固(gu)定污染源(yuan)VOCs在(zai)線監測應采(cai)(cai)用(yong)GC-FID檢測技術，采(cai)(cai)樣探(tan)頭(tou)、樣品(pin)輸送管路和分(fen)析儀(yi)中樣品(pin)管路應采(cai)(cai)用(yong)120℃以(yi)上高溫伴熱(re)，應選用(yong)抗腐蝕(shi)和惰性化的(de)材料(liao)，以(yi)減(jian)少(shao)樣品(pin)吸附(fu)。