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    業內領先18年專業錘煉、促進環保行業新業態融合

    固定源VOCs在線監測技術

    發布日期:2022-03-09??瀏覽次數:414

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    元琛科技)當前我國較為成熟的固定污染源VOCs監測和檢測方法是離線式檢測方法,待檢測樣品通過取樣袋或取樣管進行現場采集,再經過檢測機構進行分析。這種取樣-離線檢測只能了解送檢氣樣的精確濃度,不能對固定污染源廢氣的排放濃度進行實時監控。且在取樣-離線檢測過程中可能會發生氣樣濃度衰減、污染等情況,導致分析結果與實際情況存在一定差異。因此,相對取樣-離線檢測方法,在線式VOCs監測技術更具時效性,且對污染源VOCs排放情況更能真實準確地反映。隨著VOCs在線監測技術的不斷進步,目前我國VOCs在線監測方法主要包括光譜技術、質譜技術、色譜技術和傳感器技術,各種技術在不同領域和使用條件下各有優缺點。

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    (1)光譜技術
    用于VOCs在線監測的光譜技術主要包括傅立葉變換紅外吸收光譜(FTIR)、差分吸收光譜技術(DOAS)和可調諧激光吸收光譜技術(TDLAS)。

    被動式傅里葉變換紅外光譜技術(PFTIR)、開放光路長光程傅里葉變換紅外光譜技術(OP-FTIR)和開放光路長光程紫外差分吸收光譜技術(UV-DOAS)在線監測主要是通過開放光路長光程(100~1000m)光譜儀,來監測穿過光路的污染煙羽。OP-FTIR可監測烴類及MTBE等煉油特征VOCs,UV-DOAS適于監測苯系物、苯酚類及光化學產物——臭氧等。石化企業廠界VOCs無組織排放技術較為成熟的在線監測技術是開放光路長光程光譜,OP-FTIR和UV-DOAS在廠界烴類和苯系物排放監測均有大量應用,可定性定量測量穿過光路的污染煙羽中的VOCs,監測響應時間較短,監測結果為路徑平均濃度。

    TDLAS技術是利用激光功率密度高、光子通量大等特性,建立和發展的激光光譜分析方法,該技術靈敏度高、選擇性好、實時性和動態性好。TDLAS技術在1s的檢測時間內可以對ppm甚至ppb級別的VOCs進行監測,此外,該技術能夠使用在高溫、高壓、高腐蝕等惡劣場景,是當前惡劣工況下VOCs污染物監測的首選技術。

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    (2)質譜技術
    固定或流動的自動監測站一般用于VOCs無組織排放的在線點監測,一般使用快速響應的監測儀器,如質子轉移反應質譜儀(PTR-MS)和離子分子反應質譜儀(IMR-MS)。PTR-MS技術是將待測大氣直接進樣,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,易于質譜識別;絕對量測定,不需要標定;檢測靈敏度可以達到20ng/m3。雖然PTR-MS在快速測量痕量VOCs方面有著成功的應用和很好的潛力,但仍然存在著問題和局限性,主要是質譜掃描只能通過核質比來區分離子,因而就存在著區分同分異構體有機分子的困難。且價格昂貴,難以大規模應用。

    (3)色譜技術
    熱脫附/氣相色譜技術配合固體吸附劑管被動擴散式吸附采樣,監測苯類化合物的長期平均濃度。采樣成本較低,可大范圍布點,采樣時間較長,適于監測長期平均濃度。移動點監測可在某種程度上改善監測的時效性,采用配備火焰離子化檢測器(FID)或光離子化檢測器(PID)的便攜式或手持式有機氣體分析儀(TVA)可在現場直讀有機物總量,將能耗低且響應快速的監測儀器安裝在車載移動平臺,可實現空氣移動監測。該技術在美國得到了廣泛使用。

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    (4)傳感器技術
    廉價的微型傳感器是在線監測技術的另一個重要發展方向,微型傳感器的功耗和運維成本較低,可大量布設,并構建基于物聯網的無組織排放三維立體實時監控網絡。目前已驗證的大氣污染物監測傳感器包括光學、電化學、紅外和金屬氧化物半導體等類型,價格區間較大,一般不超過2000美元,可以監測 PM2.5、NO、NO2、SO2、O3、CO和VOCs等。VOCs傳感器相對復雜,靈敏度、可靠性和分析種類等方面尚待改進,特別是當前只能針對總VOCs進行監測,無法做到單一種類的VOCs進行區別監測。

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