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大氣中揮發性有機物VOCs檢測技術

時間:2017-10-20 8:13:59

隨著大氣環境的日益惡化,人們愈來愈關注的大氣中揮發性有機廢氣。大氣中VOCs不僅是生成光化學煙霧污染物的主要前體物,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。隨著我國大氣污染控制的不斷深化,VOCs成為繼顆粒物、二氧化硫、氮氧化物之后,我國大氣污染控制中又一新的關注點。

揮發性有機物是一種混合物,由于其定義未明確,因此監測需求也不明確。目前的主要檢測方法是氣相色譜法、質譜法和光譜法,環保部公布的行業標準中采用的是氣質聯用法。其中環境空氣揮發性有機物(HJ644)標準中測定的是35種目標有機化合物,主要是烷烴、烯烴和苯系物,固定污染源廢氣揮發性有機物(HJ734)標準中測定的是24種目標有機化合物,主要是酮類、酯類、烯烴類和苯系物。

1、國內外對VOCs定義

VOCs是一類有機化合物的組合,不同組織對其有不同的定義,主要分為兩類,一類是學術意義上的定義,一類是環保意義上的定義。

化學意義上的定義主要有五種:

1)揮發性有機物污染防治技術政策定義VOCs為熔點低于室溫、沸點范圍在50℃~260℃之間的有機化合物;

2)世界衛生組織將VOCs定義為沸點范圍在50-260℃之間,室溫下飽和蒸汽壓超過133.32Pa,在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物,按揮發性有機物化學結構可進一步分為8類:烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醇類、酮類和其他化合物;

3)ISO4618/1-1998中VOCs指原則上,在常溫常壓下,任何能自發揮發的有機液體和/或固體;

4)德國DIN55649-2000將VOCs定義為在常溫常壓下,任何能自發揮發的有機液體和/或固體,在通常壓力條件下,沸點或初餾點低于或等于250℃的任何有機化合物;

5)我國北京地方標準DB11/447-2007中將VOCs定義在20℃條件下蒸汽壓大于或等于0.01kPa,或者特定適用條件下具有相應揮發性的全部有機化合物的統稱。

環保意義上的定義主要有兩種:

1)美國EPA對VOCs的定義為除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外,任何參加大氣光化學反應的碳化合物;

2)美國ASTMD3960-98中VOCs指任何能參加大氣光化學反應的有機化合物。

我國大氣污染防治相關政策和標準中,還沒有大氣中VOCs的明確定義,而VOCs的定義關系到檢測方法制定、治理措施等問題。

2、國內外對VOCs檢測標準

我國VOCs檢測標準有

1)《HJ732-2014固定污染源廢氣揮發性有機物的采樣氣袋法》、

2)《HJ733-2014泄漏和敞開液面排放的揮發性有機物檢測技術導則》、

3)《HJ734-2014固定污染源廢氣揮發性有機物的測定固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質譜法》、

4)《HJ644-2013環境空氣揮發性有機物的測定吸附管采樣-熱脫附氣相色譜-質譜法》以及

5)《GB21902-2008合成革與人造革工業污染物排放標準》附錄C,均采用色譜法進行分析。

VOCs排放行業標準:

《DB31933-2015大氣污染物綜合排放標準(上海)》

《DB31859-2014汽車制造業(涂料)大氣污染物排放標準(上海)》

《DB111201-2015印刷業揮發性有機物排放標準(北京)》

《DB12/524-2014工業企業揮發性有機物排放控制標準(天津)》、《DB44/814-2010家具制造行業揮發性有機化合物排放標準(廣東)》、《DB44/815-2010印刷行業揮發性有機化合物排放標準(廣東)》、《DB44/816-2010表面涂裝(汽車制造業)揮發性有機化合物排放標準(廣東)》、《DB44/817-2010制鞋行業揮發性有機化合物排放標準(廣東)》、《DB31/374-2006半導體行業污染物排放標準(上海)》。


《DB11/447-2007煉油與石油化學工業大氣污染物排放標準(北京)》

美國EPA在上世紀八九十年代制定了一系列大氣有毒有機物檢測標準,其中涉及VOCs檢測的共有6項,均是氣相色譜法,但可配備不同的采樣方法和檢測方法。

3、VOCs檢測對象

我國大氣中的VOCs主要來源于石油化工、有機化工、表面涂裝、包裝印刷、醫藥、塑料制品等行業。因此大氣中VOCs的檢測主要應用于三個方面:

一、大氣中VOCs檢測;

二、污染源集中排放VOCs檢測;

三、生產過程VOCs泄露檢測。

與三種應用場合相適應,VOCs的檢測儀器也分為實驗室儀器、在線式儀器和便攜式儀器三類。

4、實驗室VOCs檢測

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

實驗室VOCs檢測主要難點在于選擇合適的采樣方法保證可以采集到所有揮發性有機污染物,制定規范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,采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。

5、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、在線激光檢測儀和在線差分光學吸收光譜儀等。

由于VOCs沒有標準的檢測方法,而且在線系統用于現場檢測,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范圍寬,可適應各種工業場合應用。

6、便攜式VOCs儀器

便攜式VOCs分析儀主要有便攜式FID/PID檢測器、便攜紅外分析儀、便攜激光光譜儀、便攜式氣質聯用儀等。

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



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