淺談?chuàng)]發(fā)性有機(jī)物VOC監(jiān)測(cè)的PID原理與FID原理
2022-05-09 15:31:58 admin
第一種監(jiān)測(cè)方法：光離子化氣體檢測(cè)器(PID)
光離子化氣體檢測(cè)器（Photo Ionization Detector，簡(jiǎn)稱(chēng) PID）是一種具有極高靈敏度，用途廣泛的檢測(cè)器，可以檢測(cè) 從極低濃度的10ppb到較高濃度的10000ppm的揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs）和 其它有毒氣體。與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比， 它具有便攜式，精度高（ppm級(jí)），響應(yīng)快，可以連續(xù)測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)電離電位（IP）小于紫外燈能量的化合物氣體或蒸氣通過(guò)離子化腔時(shí)，PID的紫外光源（UV）就會(huì)將該化合物擊碎成 可被檢測(cè)到的正負(fù)離子（該過(guò)程即離子化）。檢測(cè)器測(cè)離子化后的氣體電荷并將其轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，然后電流被放大并轉(zhuǎn)化為濃度值。
第二種監(jiān)測(cè)方法：氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)
氫火焰離子化檢測(cè)器(Flame Ionization Detector, 簡(jiǎn)稱(chēng)FID)是典型的破壞性、質(zhì)量型檢測(cè)器，是以氫氣和空氣燃燒生成的火焰為能源，當(dāng)有機(jī)化合物進(jìn)入以氫氣和氧氣燃燒的火焰，在高溫下產(chǎn)生化學(xué)電離，電離產(chǎn)生比基流高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的離子，在高壓電場(chǎng)的定向作用下，形成離子流，微弱的離子流（ -12 -8 6 11 10 ～10 A）經(jīng)過(guò)高阻（10 ～10 Ω）放大，成為與進(jìn)入火焰的有機(jī)化合物的量成正比的電信號(hào)，因此可以根據(jù)信號(hào)的大小對(duì)有機(jī)物進(jìn)行定量分析。 氫火焰離子化檢測(cè)器是高靈敏度的通用檢測(cè)器，靈敏度可達(dá)（ -12 -13 10 ～10 ）g/s。
第三種監(jiān)測(cè)方法：色譜分離技術(shù)
色譜分離技術(shù)又稱(chēng)層析分離技術(shù)或色層分離技術(shù)，是一種分離復(fù)雜混合物中各個(gè)組分的有效方法。它是利用不同物質(zhì)在 由固定相和流動(dòng)相構(gòu)成的體系中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)隨流動(dòng)相一起運(yùn)動(dòng)，并在兩相間 進(jìn)行反復(fù)多次的分配，從而使各物質(zhì)達(dá)到分離。
目前揮發(fā)性有機(jī)物網(wǎng)格化應(yīng)用及存在的問(wèn)題
由于傳感器在時(shí)間分辨率上明顯優(yōu)于在線色譜和在線質(zhì)譜等技術(shù)，且具有體積小、價(jià)格便宜并可大量布點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，在大氣網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)中有較大優(yōu)勢(shì)。但揮發(fā)性有機(jī)物傳感器與其它常規(guī)氣態(tài)污染物傳感器（如二氧化硫和臭氧等）不同，揮發(fā)性有機(jī)物傳感器其并非對(duì)單一物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而是需要其對(duì)某一類(lèi)或多類(lèi)污染物物質(zhì)（比如芳香烴及烷烴等）產(chǎn)生響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)園區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物主要污染排放的追蹤、預(yù)警及變化規(guī)律實(shí)時(shí)監(jiān)控。在尚無(wú)相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，長(zhǎng)三角地區(qū)部分工業(yè)園區(qū)安裝并使用了傳感器設(shè)備作為網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)，投入巨大，但效果卻不理想。一是選型問(wèn)題，存在監(jiān)測(cè)因子與特征污染物不適用；二是缺乏維護(hù)，部分園區(qū)50%設(shè)備基本無(wú)數(shù)據(jù)；三是準(zhǔn)確性差，數(shù)據(jù)波動(dòng)超過(guò) 10 倍以上，無(wú)法反應(yīng)污染真實(shí)變化；四是核心部件傳感器性能良莠不齊，整體網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)差異導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)誤差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)穩(wěn)定性不佳。
光離子化氣體檢測(cè)器（Photo Ionization Detector，簡(jiǎn)稱(chēng) PID）是一種具有極高靈敏度，用途廣泛的檢測(cè)器，可以檢測(cè) 從極低濃度的10ppb到較高濃度的10000ppm的揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs）和 其它有毒氣體。與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比， 它具有便攜式，精度高（ppm級(jí)），響應(yīng)快，可以連續(xù)測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)電離電位（IP）小于紫外燈能量的化合物氣體或蒸氣通過(guò)離子化腔時(shí)，PID的紫外光源（UV）就會(huì)將該化合物擊碎成 可被檢測(cè)到的正負(fù)離子（該過(guò)程即離子化）。檢測(cè)器測(cè)離子化后的氣體電荷并將其轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，然后電流被放大并轉(zhuǎn)化為濃度值。
第二種監(jiān)測(cè)方法：氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)
氫火焰離子化檢測(cè)器(Flame Ionization Detector, 簡(jiǎn)稱(chēng)FID)是典型的破壞性、質(zhì)量型檢測(cè)器，是以氫氣和空氣燃燒生成的火焰為能源，當(dāng)有機(jī)化合物進(jìn)入以氫氣和氧氣燃燒的火焰，在高溫下產(chǎn)生化學(xué)電離，電離產(chǎn)生比基流高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的離子，在高壓電場(chǎng)的定向作用下，形成離子流，微弱的離子流（ -12 -8 6 11 10 ～10 A）經(jīng)過(guò)高阻（10 ～10 Ω）放大，成為與進(jìn)入火焰的有機(jī)化合物的量成正比的電信號(hào)，因此可以根據(jù)信號(hào)的大小對(duì)有機(jī)物進(jìn)行定量分析。 氫火焰離子化檢測(cè)器是高靈敏度的通用檢測(cè)器，靈敏度可達(dá)（ -12 -13 10 ～10 ）g/s。
第三種監(jiān)測(cè)方法：色譜分離技術(shù)
色譜分離技術(shù)又稱(chēng)層析分離技術(shù)或色層分離技術(shù)，是一種分離復(fù)雜混合物中各個(gè)組分的有效方法。它是利用不同物質(zhì)在 由固定相和流動(dòng)相構(gòu)成的體系中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)隨流動(dòng)相一起運(yùn)動(dòng)，并在兩相間 進(jìn)行反復(fù)多次的分配，從而使各物質(zhì)達(dá)到分離。
目前揮發(fā)性有機(jī)物網(wǎng)格化應(yīng)用及存在的問(wèn)題
由于傳感器在時(shí)間分辨率上明顯優(yōu)于在線色譜和在線質(zhì)譜等技術(shù)，且具有體積小、價(jià)格便宜并可大量布點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，在大氣網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)中有較大優(yōu)勢(shì)。但揮發(fā)性有機(jī)物傳感器與其它常規(guī)氣態(tài)污染物傳感器（如二氧化硫和臭氧等）不同，揮發(fā)性有機(jī)物傳感器其并非對(duì)單一物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而是需要其對(duì)某一類(lèi)或多類(lèi)污染物物質(zhì)（比如芳香烴及烷烴等）產(chǎn)生響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)園區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物主要污染排放的追蹤、預(yù)警及變化規(guī)律實(shí)時(shí)監(jiān)控。在尚無(wú)相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，長(zhǎng)三角地區(qū)部分工業(yè)園區(qū)安裝并使用了傳感器設(shè)備作為網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)，投入巨大，但效果卻不理想。一是選型問(wèn)題，存在監(jiān)測(cè)因子與特征污染物不適用；二是缺乏維護(hù)，部分園區(qū)50%設(shè)備基本無(wú)數(shù)據(jù)；三是準(zhǔn)確性差，數(shù)據(jù)波動(dòng)超過(guò) 10 倍以上，無(wú)法反應(yīng)污染真實(shí)變化；四是核心部件傳感器性能良莠不齊，整體網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)差異導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)誤差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)穩(wěn)定性不佳。
| 對(duì)比項(xiàng)目 | PID | FID |
| 尺寸、重量 | 重量輕、體積小 | 重量大、體積大 |
| 數(shù)據(jù)線性 | 低濃度下線性良好 | 整個(gè)范圍內(nèi)線性好 |
| 監(jiān)測(cè)范圍 | 1ppb-10000ppm | 1ppm-50000ppm |
| 監(jiān)測(cè)化合物 | 部分VOC類(lèi)、部分無(wú)機(jī)氣體 | VOCs類(lèi)、很少無(wú)機(jī)氣體 |
| 樣品處理方式 | 非破壞性 | 破壞性 |
| 可靠性 | 受溫濕度影響、壽命較短 | 壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定 |
| 費(fèi)用 | 低 | 高 |
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