CN102565288A

CN102565288A - 一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法

Info

Publication number: CN102565288A
Application number: CN2012100019013A
Authority: CN
Inventors: 李兴华; 黄浩云; 李振伟; 黄国庆; 王卫红; 陈璐; 王红宇
Original assignee: TIANJIN TONG GUANG GROUP DIGITAL COMMUNICATION CO Ltd; Tianjin Academy of Environmental Sciences
Current assignee: TIANJIN TONG GUANG GROUP DIGITAL COMMUNICATION CO Ltd; Tianjin Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明涉及一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法，包括以下步骤：(1)分别对各种VOC气体进行测量制作相应的特征曲线并由单片机预存起来；(2)单片机通过气体传感器实时检测输送到气体传感器的待测混合气体，在待测混合气体输送到气体传感器直至稳定过程中，读取N个时间测试点t的气体传感器输出的浓度值C；(3)单片机通过方程组计算得到待测混合气体中各种VOC气体相对于所制作特征曲线时浓度的倍数K₁、K₂…K_N。本发明通过对各种VOC气体制作特征曲线并对待测混合气体进行在线检测分析处理，不仅能够快速准确地检测待测出混合气体总的VOC气体浓度，而且能够有效地分析其中各种不同VOC气体的浓度，增强了区分各种VOC气体的能力，对各种VOC气体检测应用有重大的意义。

Description

一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法

技术领域

本发明属于挥发性有机化合物检测领域，尤其是一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法。

背景技术

目前，挥发性有机化合物(VOCs)污染已经成为全世界的问题并越发得到重视。为了检测空气中的挥发性有机化合物(VOCs)，人们研制出多种VOC检测方法和检测设备，应用于空气质量监测、气体污染源排放监测等。现有的VOC检测方法主要有两类：一类是基于气相色谱方法进行VOC检测，该方法能够区分出混合气体中各种不同气体的组成，其存在的问题是：检测方法复杂、检测周期较长，通常仅适用于实验室检测；另一类基于光离子化检测技术PID、火焰离子检测技术FID、金属氧化物MOS等，该方法对化学物质都不具有选择性，没有区分化学物质种类的能力，只能对被测气体中所有VOC气体给出总的浓度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、快速准确进行在线检测的分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法，包括以下步骤：

(1)分别对各种VOC气体进行测量制作相应的特征曲线并由单片机预存起来；

(2)单片机通过气体传感器实时检测输送到气体传感器的待测混合气体，在待测混合气体输送到气体传感器直至稳定过程中，读取N个时间测试点t的气体传感器输出的浓度值C；

(3)单片机通过如下方程组：

\{\begin{matrix} C_{t 1} = K_{1} C_{1 t 1} + K_{2} C_{2 t 1} + . . . + K_{N} C_{Nt 1} \\ C_{t 2} = K_{1} C_{1 t 2} + K_{2} C_{2 t 2} + . . . + K_{N} C_{Nt 2} \\ . \\ . \\ . \\ C_{tN} = K_{1} C_{1 tN} + K_{2} C_{2 tN} + . . . + K_{N} C_{NtN} \end{matrix}

计算得到待测混合气体中各种VOC气体相对于所制作特征曲线时浓度的倍数K₁、K₂…K_N。

而且，所述步骤(3)后还包括通过特征曲线计算得到各种VOC气体在混合气体中浓度的步骤。

而且，所述的VOC气体为单一VOC气体或特征曲线为接近线性相关的多个VOC气体的组分。

而且，所述步骤(1)制作特征曲线的方法是：将VOC气体输送到气体传感器，记录从VOC气体输送到气体传感器直至稳定过程中气体传感器输出的浓度值，从而得到该VOC气体的特征曲线。

本发明的优点和积极效果是：

本发明通过对各种VOC气体制作特征曲线并对待测混合气体进行在线检测分析处理，不仅能够快速准确地检测待测出混合气体总的VOC气体浓度，而且能够有效地分析中各种不同VOC气体的浓度，增强了区分各种VOC气体的能力，对各种VOC气体检测应用有重大的意义。

附图说明

图1是本发明所使用的VOC检测装置的电路原理框图；

图2是包括三种VOC气体和混合气体的特征曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法，是在如图1所示的VOC检测装置上实现的。该VOC检测装置由单片机、气体传感器、气泵、电磁阀连接构成，待测气体由气泵输送到气体传感器，气体传感器对待检测气体进行检测并将检测的结果传送给单片机，由单片机进行分析处理。为了精确控制测试启动的时间以及输入零气，在VOC检测装置中设有一个电磁阀，并由单片机控制，该电磁阀可以选择是将待测气体接入到气泵还是将零气接入到气泵，输入零气是为了清洗检测装置内残留的反应气体，使得检测仪能够从零浓度开始测量特征曲线。

由于气体传感器在检测VOC气体时有一个响应的过程，即VOC气体输送到气体传感器后，需要经过一段时间才能逐步达到稳定状态，而气体传感器对不同气体的响应时间是不同的，不同VOC气体的响应曲线也不同，为此，我们将不同VOC气体的响应曲线定义为特征曲线。如图2所示，在该图中包括了三种VOC气体的特征曲线以及混合气体的特征曲线，坐标轴的横轴是时间，纵轴是气体浓度，t1、t2、t3是三个时间点。因此，本发明依据气体传感器的上述特点来区分各种不同的VOC气体。

本发明对混合挥发性有机化合物组分浓度的分析方法，包括以下步骤：

1、分别对各种VOC气体进行测量制作相应的特征曲线并由单片机预存起来。

本步骤是在试验前进行的，制作相应的特征曲线的具体方法是：将一种VOC气体输送到气体传感器，记录从VOC气体输送到气体传感器直至稳定过程中气体传感器输出的浓度值，形成该VOC气体的特征曲线；按照上述方法得到所有VOC气体的特征曲线及混合气体的特征曲线并存储至单片机中。实验证明，每一种VOC气体在不同浓度下的特征曲线是线性相关的。

由于VOC气体种类繁多，有些VOC气体的特征曲线接近线性相关，因此，我们将这些接近线性相关的VOC气体划归为一个组分来进行分析，不同组分的VOC气体的特征曲线是非线性相关的。

2、单片机通过气体传感器实时检测输送到气体传感器的待测混合气体，在待测混合气体输送到气体传感器直至稳定过程中，读取N个时间测试点t的气体传感器输出的浓度值C；

在本步骤中，待测混合气体包括N种VOC气体，在待测混合气体输送到气体传感器直至稳定过程中，读取t₁、t₂…t_N时间测试点的气体传感器输出的N种VOC气体的浓度值：

C₁t₁、C₁t₂…C₁t_N分别是第一种气体的特征曲线在N个时间点上的浓度值；

C₂t₁、C₂t₂…C₂t_N分别是第二种气体的特征曲线在N个时间点上的浓度值；

……

C_Nt₁、C_Nt₂…C_Nt_N分别是第N种气体的特征曲线在N个时间点上的浓度值；

Ct₁、Ct₂…Ct_N分别是混合气体的特征曲线在N个时间点上的浓度值。

3、单片机按照如下方程组，计算得到待测混合气体中各种VOC气体相对于所制作特征曲线时浓度的倍数K₁、K₂…K_N，

\{\begin{matrix} C_{t 1} = K_{1} C_{1 t 1} + K_{2} C_{2 t 1} + . . . + K_{N} C_{Nt 1} \\ C_{t 2} = K_{1} C_{1 t 2} + K_{2} C_{2 t 2} + . . . + K_{N} C_{Nt 2} \\ . \\ . \\ . \\ C_{tN} = K_{1} C_{1 tN} + K_{2} C_{2 tN} + . . . + K_{N} C_{NtN} \end{matrix}

在本步骤中，由于N种VOC气体的特征曲线非线性相关，则通过解上述方程组，可以得到K₁、K₂…K_N。

4、通过特征曲线计算得到各种VOC气体在混合气体中浓度。

由于K₁、K₂…K_N是待测混合气体中第一种、第二种、…、第N种VOC气体相对于该VOC气体特征曲线中VOC气体浓度的倍数，根据N种特征曲线以及混合气体的特征曲线，从而得到各种VOC气体在混合气体中的浓度或者各种VOC气体在混合气体中的比例。而待测混合气体的VOC总浓度则在待测混合气体达到稳定时输出得到。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(3)单片机通过如下方程组：

\{\begin{matrix} C_{t 1} = K_{1} C_{1 t 1} + K_{2} C_{2 t 1} + . . . + K_{N} C_{Nt 1} \\ C_{t 2} = K_{1} C_{1 t 2} + K_{2} C_{2 t 2} + . . . + K_{N} C_{Nt 2} \\ . \\ . \\ . \\ C_{tN} = K_{1} C_{1 tN} + K_{2} C_{2 tN} + . . . + K_{N} C_{NtN} \end{matrix}

2.根据权利要求1所述的一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法，其特征在于：所述步骤(3)后还包括通过特征曲线计算得到各种VOC气体在混合气体中浓度的步骤。

3.根据权利要求1所述的一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法，其特征在于：所述的VOC气体为单一VOC气体或特征曲线为接近线性相关的多个VOC气体的组分。

4.根据权利要求1所述的一种分析混合挥发性有机化合物(VOCs)组分浓度的方法，其特征在于：所述步骤(1)制作特征曲线的方法是：将VOC气体输送到气体传感器，记录从VOC气体输送到气体传感器直至稳定过程中气体传感器输出的浓度值，从而得到该VOC气体的特征曲线。