低浓度工业有机废气在线检测技术

邵贤根　郭菁　马彦涛

摘 要：該文介绍了一种低浓度工业有机废气在线检测技术。系统分为检测点与监控中心两部分，之间由GPRS/3G网络连接。检测点采用气相色谱-质谱联用技术，自主完成空气样本采集、测量与设备校准。监控中心通过轮询检测点获得测量数据并形成分析报表。

关键词：工业有机废气 低浓度 气相色谱-质谱联用

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（a）-0131-02

Abstract：A monitoring system for atmospheric VOCs pollutants measuring is presented. It is divided into monitoring center and testing nodes， connected by GPRS/3G. The testing nodes， composed by GC-MS instrument， carry on atmospheric air sample collecting， measuring and instrument calibration by themselves， while monitoring center presents an analytical report according to the measuring data provided by testing nodes.

Key Words：VOCs； Low concentration； GC-MS

严重灰霾与光化学烟雾等大气污染日益严重，工业废气中的二氧化硫、颗粒物与挥发有机物（VOC）等，对环境与群众健康有直接或者间接影响。以甲苯、苯为例，长期处于浓度超过十亿分之一（ppb）的环境中人会感到不适，而目前大部分气体传感器技术难以准确测量ppb及其以下浓度的气体组分。随着国家制定的各种环境保护政策及法规的颁布实施，各地陆续安装了大气环境质量监测地面站，实施城市空气质量预报。为保护人们的身心健康，对工业有机废气实施在线监控及建立预警系统，开展对挥发有机物等的监测与监管具有重要意义。该论文介绍了低浓度工业有机废气在线检测技术的设计。

1 技术概述

低浓度工业有机废气在线检测技术通过分散布置检测点（数量根据当地情况而定），安装无人值守的在线式环境检测设备。在线式环境检测设备采用气相色谱-质谱联用技术，色谱用于分离空气样本中的多种VOC气体组分，交由质谱逐个分析，提高了气体组分判断和浓度测量的准确性。除了气相色谱-质谱联用技术外，检测设备还包括大气空气采样的采样装置、包括多种标气的用于校准气相色谱-质谱的自动校准装置和上传检测数据的GPRS/3G通讯模块。

气相色谱-质谱的工作条件如下：空气样本由可控温取样探头取样，探头温度10 ℃～50 ℃，采样气体流50～200 mL/min，持续时间0.5～2 min，由监控中心远程设定。富集器内装活性炭、硅胶、Tenax TA 3种吸附剂，脱附温度250 ℃，脱附时间0.5 min。色谱柱规格为30 m×0.25 mm×1 ?m，载气为高纯度氮气，流量2 mL/min；色谱柱升温流程为初始35 ℃，保持10 min后以20 ℃/min的速率升至150 ℃，保持4 min；阀箱保持65 ℃。质谱仪真空隔膜温度55 ℃，溶剂延迟时间0.8 min；EI电离方式，电子能量70 eV。真空离子源、传导管、四级杆温度均为220 ℃，扫描范围40～250 amu。定性分析通过全扫描方式，定量分析通过峰面积外标法。完成一次检测流程后使用载气对富集器进行10 min，流量2 mL/min。

监控中心服务器向检测点轮询并分析数据，监测数据传送到中心综合辖区内各点数据，建立数据库，根据历史记录和分析结果，预测辖区环境污染状况及发展趋势，为环境治理提供依据。

2 设备组成

该系统分为监控中心和检测点两部分。前者设置在机房内，通过运营商网络读取各检测点数据。检测点包括VOC气体检测仪、自动采样系统、自动校准系统、DTU通讯模块，测量数据由DTU通过GPRS/3G网络发送给服务器。采样系统收集空气中的VOC供检测仪测试；校准系统包括多种标准气体和标定装置，定期对检测仪校准，消除偏移量。

3 软件功能介绍

系统支持多种传感器，可实现污染物质浓度、温度、压力、流量的检测，并实时计算出当前排放量、小时排放、日排放、月排放、年排放的计算。设备集成GPS卫星定位和4G通信技术，实现自动位置监控、现场视频监控。数据交换平台负责将各种监控软件和应用系统产生的数据转换成统一标准的数据，提供将用户自定义表单、可伸缩性数据交换、可视化交互式数据处理，方便用户提取与分析数据。

4 结语

大气VOC污染物排放检测系统设计分为检测点与监控中心两部分，之间由GPRS/3G网络连接。检测点自主完成空气样本采集与、测量与设备校准。监控中心通过轮询检测点获得测量数据并形成分析报表。

参考文献

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