CN106645522A - 一种具有自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统，包括：依次相连的进气装置、六位阀采样进样装置、多位阀定量环采样装置，本发明具有如下特点：(1)用不同体积系列定量环直接采集ppm浓度标气，用固定体积的载气吹扫定量环内标气进入分析系统进行标定，程序简单。(2)定量环内ppm级浓度的标气用固定体积载气吹扫进入分析系统过程中，同时完成ppm浓度标气的稀释程序，不需要专用稀释仪，提高了准确度，费用大大降低。(3)定量环采样进样装置标定分析仪可以实现自动标定。(4)定量环采样进样装置可以用于分析系统的标定，采集高浓度样品气体则可以用于高浓度样品的测试，将300ppb的检测上限扩大到50ppm。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统。属于环境监测领域，具体涉及一种对不同体积样品进行自动定量采样进样的装置、预浓缩装置及分析装置和方法。
背景技术
环境空气中挥发性有机物分析通常用气相色谱法和色谱质谱法进行分析，由于环境空气中挥发性有机物的浓度比较低，达不到分析仪的检出限，因此需要对环境空气中的挥发性有机物进行预浓缩，然后进行快速热脱附，用色谱或质谱进行分析，空气中挥发性有机物浓缩的方法有吸附管吸附浓缩和低温空管冷冻浓缩，采集样品体积一般为300mL～1000mL。
气相色谱法和色谱质谱法测定挥发性有机物都是间接测定法，挥发性有机物进入分析系统后，检测器通过化学变化将挥发性有机物转化成可以测量的电信号，电信号的大小与挥发性有机物的浓度成正比，通过测量电信号可以测定挥发性有机物的浓度。但是，不同有机物在相同分析条件下具有不同的响应信号，同一种有机物在不同分析仪也有不同的响应信号，因此就需要用有机物的标准样品对分析系统进行标定，即确定分析系统的电信号与样品浓度(或质量)的线性关系，以便通过测量电信号来确定样品的浓度(或质量)，从而对样品进行定量分析。目前环境空气挥发性有机物在线监测系统的标定方法主要有稀释仪标定和采样罐配气标定，两种方法都需要把ppm级浓度的标准气体稀释称ppb级浓度的系列标准气体对分析系统进行标定，标定程序复杂，费用昂贵。
本发明涉及一种具有直接自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统及方法，系统包括一种不同体积定量环采样进样装置、气体挥发性有机物预浓缩仪和气相色谱仪。本发明可以直接用预浓缩仪采集ppm级浓度的标准气体对分析系统进行标定，简化了稀释程序，准确性更高，费用大大降低，而且可以实现在线自动标定。定量环采样进样装置不但可以用于自动标定分析系统，也可以用于高浓度样品的采样和进样。目前商品挥发性有机物在线监测仪的监测上限为300ppb，本发明通过采集不同体积(如0.25mL～1000mL)样品气体，可以监测气体中0.05ppb～50ppm浓度范围的挥发性有机物，极大地扩大了监测范围。
发明内容
本发明主要是解决现有挥发性有机物在线监测系统标定及采样进样中存在的问题，提供一种具有不同体积的采样及进样装置，该装置可以采集小于1mL～1L范围的样气，采集不同体积的标气可以用于分析系统的标定，采集不同体积的样品气体可以用于测定0.05ppb～50ppm浓度的样品。
为了实现上述目的，本发明提供了一种不同体积定量环采样进样装置，一种带热脱附浓缩仪的气相色谱分析仪。一种不同体积定量环采样进样装置，包括：依次相连的进气装置、六位阀采样进样装置、多位阀定量环采样装置，其中：
所述进气装置包括：两通电磁阀、流量计和采样泵，两通电磁阀的切换用于选择采集标准气体或者样品气体。
所述六位阀采样进样装置，包括一个六通阀，通过管路分别与进气装置、多位阀定量环进样装置和分析系统连接，六位阀的切换用于选择多位阀定量环采样程序和定量环进样程序。
所述多位阀进样装置，包括一个多位阀，多位阀上依次安装系列不同体积的定量环，多位阀通过气路与六通阀连接。
一种带热脱附预浓缩仪的气相色谱分析仪，预浓缩仪包括，六通阀、吸附管和采样装置，六通阀分别与载气瓶、定量环采样进样装置和样品采集装置连接。吸附管为内径1.5～2.0mm的玻璃管(或石英管)，吸附管上缠绕加热丝，加热升温速率可达到30℃/秒。采样装置包括一个三通电磁阀、采样泵、一个质量流量控制器和采样头。三通电磁阀用于选择定量环进样和环境空气进样。
一种带热脱附浓缩仪的气相色谱分析仪，气相色谱仪带FID检测器。
为了实现上述目的，本发明提供了一种利用上述的一种具有直接自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统的方法，包括：
预浓缩仪采样，环境空气用采样泵采集通过吸附管捕集浓缩，采样体积通过质量流量控制器的标况采样流量和采样时间进行计算。
预浓缩仪热脱附进样，快速加热吸附管到250℃(温度视吸附剂种类)热脱附VOCs，用载气吹扫吸附管将VOCs吹扫进入色谱仪进行定性定量分析。
定量环采集标气，两通阀切换，选择采集标气，六通阀处于采集状态，采集标准气体进入相关定量环后放空，定量环完成标准气体采集程序。
定量环标气进样，六通阀切换处于进样状态，用一定体积的载气通过六通阀进入多位阀将定量环中的标气吹出，再通过六通阀进入分析系统，对标准气体进行定量分析。通过多位阀的气路切换，完成不同体积定量环的采样和进样程序。
标准曲线的制备，不同定量环采集标准气体体积不同，用相同体积的载气将定量环内的标准气体吹扫进入分析系统，将定量环内标准气体的浓度转化成吹扫载气体积下的浓度，制备标准曲线，完成分析系统的标定。
高浓度样品的采样进样，如果样品浓度很高，可以不用稀释，直接用定量环采样进样装置采集样品直接测定。
本发明具有如下特点：(1)用不同体积系列定量环直接采集ppm浓度标气，用固定体积的载气吹扫定量环内标气进入分析系统进行标定，程序简单。(2)定量环内ppm级浓度的标气用固定体积载气吹扫进入分析系统过程中，同时完成ppm浓度标气的稀释程序，不需要专用稀释仪，提高了准确度，费用大大降低。(3)定量环采样进样装置标定分析仪可以实现自动标定。(4)定量环采样进样装置可以用于分析系统的标定，采集高浓度样品气体则可以用于高浓度样品的测试，将300ppb的检测上限扩大到50ppm。
附图说明
图1.是一种自动标定的VOCs在线监测方法流程图。
图2是.吸附管采集环境空气示意图。
图3是吸附管热脱附进样示意图。
图4是定量环采样示意图。
图5是定量环进样示意图.
具体实施方法
气体预浓缩仪采样：环境空气1用采样泵采集进入六位阀的端口5/6后，通过吸附管进入六位阀1的端口3/4，通过质量流量控制器后放空，完成样气的采样。采样体积通过标况采样流量和采样时间进行计算。
吸附管热脱附VOCs测定：快速加热吸附管到250℃(温度视吸附剂种类)热脱附VOCs，用载气(氮气瓶)吹扫吸附管，将VOCs吹扫进入色谱仪，气相色谱仪同步启动采集相关数据、进行定性定量分析。
定量环采样：标气通过六位阀2的端口1和6进入多位阀的公共入口充满定量环1后，从公共出口进入到六位阀2的端口3和4，通过转子流量计放空，表示定量环已经被标气充满，完成定量环采样程序。
定量环进样：六位阀2切换，用氮气通过六位阀2的端口5/6进入多位阀公共入口，将定量环1内的标气吹扫出来，通过多位阀公共出口和六位阀2端口3/4及六位阀1端口5/6，进入吸附管VOCs被捕集浓缩，完成定量环标气进样程序。
标准气体定性定量分析：同环境空气吸附管热脱附程序相同，快速加热吸附管，六位阀1切换，载气通过六位阀1的端口2/3，反吹吸附管将热脱附的VOCs通过六位阀1的端口6/1带入分析仪进行定性定量测定。依次完成定量环2～定量环6的采样进样分析程序，完成对分析系统的标定。
标准曲线的制备：吸附管捕集的VOCs的单位是质量单位而不是浓度单位，因此标准曲线中的单位也是质量。但是，在一定条件下，可以把质量单位转换成浓度单位。0.5mL定量环内1mg/L浓度的苯的质量是0.5μg，500mL浓度为0.001mg/L浓度的苯的质量也是0.5μg，因此用500mL氮气将0.5mL定量环内1mg/L浓度的苯吹扫通过吸附管，与吸附管采集500mL浓度为0.001mg/L浓度的苯是一样的，苯的质量都是0.5μg。用500mL的载气将0.5mL～10mL不同体积定量环内1mg/L的标气吹扫带入吸附管，就相当于用吸附管采集了500mL浓度为0.001～mg/L 0.020mg/L的系列苯的标准气体，从而完成分析系统标准曲线的制备。改变吹扫载气的条件，就可以改变分析系统的检出限和测试范围。
高浓度样品气体的采样进样：预浓缩仪采集环境空气样品1是通过质量流量控制器控制流量和时间来计算采样体积的，采集环境空气体积一般为300～1000mL，浓度为0.05～300ppb。如果样品浓度达到ppm级时，就需要对采集的样品进行稀释后再进行测定，在线监测系统难以实施稀释程序。定量环采样进样仪不用稀释，可以直接采样进样高浓度样气2，简化了分析程序，提高了分析的准确度。
Claims (5)
1.一种具有自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统，系统包括一种定量环采样进样装置和一种带热脱附预浓缩仪的气相色谱仪；定量环采样进样装置的入口通过一个两通电磁阀与标气瓶或采样罐(袋)连接，出口与热脱附预浓缩仪的采样入口连接；热脱附预浓缩仪的出口与气相色谱仪的进样口连接；所述系统管路中有电磁阀、质量流量控制器、采样泵、载气瓶、标气瓶。
2.如权利要求1所述的一种具有自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：定量环采样进样装置包括一个六通阀、一个多位阀和采样气路，六通阀的入口与采样气路连接，采样气路包括一个两通电磁阀、转子流量计和采样泵，两通电磁阀与标气瓶或采样罐(袋)连接，出口通过阀切换分别与多位阀的入口或热脱附预浓缩仪的采样口连接。
3.如权利要求1所述的一种具有自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：定量环采样进样装置中多位阀具有一个公共入口端和一个公共出口端，多位阀可以依次安装若干个不同容积的定量环；多位阀公共入口端与六通阀的出口端连接，公共出口端与六通阀的另一个入口端连接，通过六通阀的切换，构成一个定量环采样进样装置。
4.如权利要求1所述一种具有自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：气相色谱仪为带热脱附预浓缩仪的气相色谱仪热脱附预浓缩仪，包括一个六通阀和一个吸附管，六通阀分别与定量环采样进样装置的出口、预浓缩仪采样头、载气瓶和采样泵连接，六通阀的出口与气相色谱仪的进样口连接，吸附管安装在六通阀上，吸附管为内径1.5～2.0mm的玻璃管(或石英管)，吸附管上缠绕加热丝，加热升温速率可达到30℃/秒。
5.如权利要求1所述一种具有自动标定功能的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：气相色谱仪带FID检测器。
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