CN107219314A - 一种土壤VOCs环保检测方法以及环保检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种土壤VOCs环保检测方法以及检测装置，包括：（1）输入需要检测的挥发性有机物成分；（2）确定需要检测的VOCs成分中的沸点最高的VOC成分；（3）根据沸点最高的VOC成分确定加热元件的加热温度；（4）将钻头钻入到土壤中的指定探测深度；（5）开启储气容器与VOCs采集设备之间的第一开关，关闭储气容器与VOCs测量设备之间的第二开关；（6）在加热元件达到加热温度并且持续超过特定时间后，关闭储气容器与VOCs采集设备之间的第一开关；（7）开启储气容器与VOCs测量设备之间的第二开关，通过气相色谱仪测量VOCs成分的含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保检测技术，尤其是涉及一种土壤中挥发性有机物VOCs的连续检测装置。
背景技术
土地中的污染物不仅包括汞、铬、铅、镉、砷、镍等重金属，还可能含有苯系物、氯代烃类、石油烃、多环芳烃、农药、多氯联苯等有机物，以及氰化物和腐蚀性离子等无机物。生产过程中的原料、中间生成物、催化剂或最终产物等都可能使土地受到污染。受长期工业活动影响，土地污染大多表现为有机与无机复合污染特征。
常见的对人体健康有害的挥发性有机污染物包括挥发性卤代烃类、苯系物类、氯代苯类等。因此，对土壤中的挥发性有机物进行检测对污染的防治有着重要的作用。随着农药、有机溶剂的大量使用以及大量废水、废物的排放，挥发性有机污染物(VOCs)对土壤、沉积物、地表及地下水源和生态系统的严重污染成为一个普遍存在的环境问题。
挥发性有机物是指在常温下，沸点50℃～260℃的各种有机化合物。VOCs进入土壤及地下水系统中之后，会影响农作物的生长并破坏植被，严重危害人们的身体健康。其主要原因为进入土壤中的VOCs的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，使土壤的性质、组成、及性状等发生变化，使污染物的积累过程逐渐占优势。因此，对土壤中的挥发性有机物(VOCs)进行检测对污染的防治有着重要的作用。
目前，针对VOCs的分析包括实验室仪器分析以及现场仪器检测两种方式。VOCs具有极易挥发和流失的特点，因此，虽然实验室仪器分析能够对VOCs 准确定性和定量，但样品要经过运输、保存等多个中间环节，大大增加了样品挥发的可能，分析结果缺乏及时性，成本偏高，需要研发现场VOCs实时快速分析装置。
现有技术中，201410330499.2的发明专利提出来一种土壤中挥发性有机物连续检测装置，通过将VOCs采集装置钻入土壤中的指定位置，通过采集装置中的加热元件加热土壤使VOSs挥发，通过采集装置中的载气将挥发的VOCs携带到气相色谱仪VOCs分析设备，从而检测土壤中VOCs含量。然而，由于不同VOCs成分的沸点不同，而加热元件从开始加热到达到目标温度需要一定时间，因此低沸点的VOCs成分首先挥发，导致测量开始阶段低沸点的VOCs成分检测值偏高，而后续阶段低沸点的VOCs成分检测值偏低。
发明内容
本发明作为201410330499.2的发明专利的改进，提供了一种土壤VOCs环保检测方法，能够解决上述技术问题，同时能够提高VOCs的检测精度。
作为本发明的一个方面，提供了一种土壤VOCs环保检测方法，包括如下步骤：（1）通过人机交互设备输入需要检测的挥发性有机物成分；（2）控制器确定需要检测的挥发性有机物成分中的沸点最高的挥发性有机物成分；（3）控制器根据沸点最高的挥发性有机物成分确定加热元件的加热温度；（4）电机将钻头钻入到土壤中的指定探测深度；（5）控制器开启储气容器与VOCs采集设备之间的第一开关，关闭储气容器与VOCs测量设备之间的第二开关，将加热元件的温度加热到加热温度；（6）控制器监控加热元件上温度传感器的温度，在加热元件达到加热温度并且持续超过特定时间后，关闭储气容器与VOCs采集设备之间的第一开关；（7）控制器开启储气容器与VOCs测量设备之间的第二开关，通过气相色谱仪测量VOCs成分的含量。
优选的，所述特定时间为2～5分钟。
优选的，所述加热温度比所述沸点最高的挥发性有机物成分的沸点高30～50度。
作为本发明的另外一个方面，提供改进的一种土壤VOCs环保检测方法，包括如下步骤：（1）通过人机交互设备输入需要检测的挥发性有机物成分；（2）控制器确定需要检测的挥发性有机物成分中的沸点最高的挥发性有机物成分；（3）控制器根据沸点最高的挥发性有机物成分确定加热元件的加热温度；（4）电机将钻头钻入到土壤中的指定探测深度；（5）控制器开启储气容器与VOCs采集设备之间的第一开关，关闭储气容器与VOCs测量设备之间的第二开关，将加热元件的温度加热到加热温度；（6）控制器监控储气容器中压强传感器的压强，当所述储气容器压强的时间微分值小于阈值时，关闭储气容器与VOCs采集设备之间的第一开关；（7）控制器开启储气容器与VOCs测量设备之间的第二开关，通过气相色谱仪测量VOCs成分的含量。
优选的，所述阈值为所述压强传感器的检测精度的3倍。
优选的，所述阈值通过实验确定。
作为本发明的另外一个方面，提供用于上述土壤VOCs环保检测方法的土壤VOCs环保检测装置，包括：VOCs采集设备以及VOCs测量设备；所述VOCs采集部件包括钻头，套管，推进杆，以及电机；所述钻头用于钻入设定深度的土壤，其内设置对于土壤进行加热的加热元件；所述推进杆与钻头相连并且由电机驱动，用于驱动钻头钻入土壤中；所述套管设置于所述推进杆外部，其内形成挥发的VOCs的气流通道；所述VOCs测量设备为气相色谱仪，其接收VOCs采集设备采集的挥发的VOCs，测定其中各种挥发性有机物成分的含量；其特征在于：所述钻头包括第一部分、第二部分以及第三部分；所述第一部分为锥形，位于钻头顶端，其设置为实心结构；所述第二部分为圆台形，位于钻头中部，其设置为空心，其内部设置加热元件；第三部分为圆台结构，位于钻头尾部，其环面设置透气孔。
优选的，所述第三部分包括中心的实心部分以及外围部分，所述实心部分截面为上边小于下边的矩形，其上边与所述推进杆固定，所述外围部分为空心结构，其与套管构成挥发的VOCs的采集通道。
优选的，所述透气孔由防水透气膜密封。
优选的，所述加热元件为电阻丝。
优选的，所述加热元件上方以及下方设置绝热层。
优选的，所述VOCs包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、正丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、4-甲基-2-戊酮、丙二醇乙醚、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、环己酮中的一种或者多种。
优选的，还包括人机交互设备，其用于输入需要检测的VOCs成分。
优选的，所述人机交互设备还能够将VOCs测量设备的检测结果输出。
优选的，VOCs采集设备以及VOCs测量设备之间设置储气容器，其分别通过第一开关以及第二开关与VOCs采集设备以及VOCs测量设备连接。
可选的，所述第二部分设置温度传感器；还包括控制器，控制器在检测时根据温度传感器的检测值控制所述第一开关以及第二开关的开启以及关闭。
可选的，所述储气容器内设置压强传感器，所述控制器在检测时根据温度传感器以及压强传感器的检测值控制所述第一开关以及第二开关的开启以及关闭。
附图说明
图1是本发明实施例的土壤VOCs环保检测装置示意图。
图2是本发明一个实施例的土壤VOCs环保检测方法的流程图。
图3是本发明优选实施例的土壤VOCs环保检测方法的流程图。
图4是本发明一个实施例中的VOCs采集设备的示意图。
图5是本发明一个优选实施例中VOCs采集设备的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
本发明实施例的土壤VOCs环保检测装置，参见图1，包括VOCs采集设备100，VOCs测量设备200，储气容器300，第一开关101，第二开关102，控制器103，温度传感器104以及压强传感器105。VOCs采集设备100用于钻入土壤中，对于土壤进行加热，使土壤中的VOCs挥发出来。VOCs测量设备200用于对于VOCs采集设备100采集的VOCs进行实时在线检测，确定各VOCs成分浓度。储气容器300分别通过第一开关101以及第二开关102与VOCs采集设备100以及VOCs测量设备200连接。VOCs采集设备100的加热元件位置设置温度传感器104，储气容器300内设置有压强传感器105。控制器103能够用于控制第一开关101和第二开关102的开启和关闭。VOCs环保检测装置还包括人机交互设备，例如键盘、鼠标以及显示器，其用于输入需要检测的VOCs成分，该检测成分可以是甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、正丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、4-甲基-2-戊酮、丙二醇乙醚、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、环己酮中的一种或者多种。该人机交互设备还能够通过显示装置将VOCs测量设备的检测结果输出。
本发明一个实施例的土壤VOCs环保检测方法，参见图2，包括如下步骤：（1）通过人机交互设备输入需要检测的挥发性有机物成分；（2）控制器103确定需要检测的挥发性有机物成分中的沸点最高的挥发性有机物成分；（3）控制器103根据沸点最高的挥发性有机物成分确定加热元件的加热温度，该加热温度比沸点最高的挥发性有机物成分的沸点高30～50度；（4）电机将钻头钻入到土壤中的指定探测深度；（5）控制器103开启储气容器300与VOCs采集设备100之间的第一开关101，关闭储气容器300与VOCs测量设备200之间的第二开关102，将加热元件的温度加热到加热温度；（6）控制器103监控加热元件上温度传感器104的温度，在加热元件达到加热温度并且持续超过特定时间后，关闭储气容器300与VOCs采集设备100之间的第一开关，该特定时间为所有VOCs成分挥发完毕的时间，可以是例如为2～5分钟；（7）控制器103开启储气容器300与VOCs测量设备200之间的第二开关102，通过气相色谱仪测量VOCs成分的含量。
通过本发明上述实施例的设置，避免了加热元件温度上升期间低沸点VOCs成分先挥发导致的实时检测精度下降的问题。
本发明一个优选实施例的土壤VOCs环保检测方法，参见图3，包括如下步骤：（1）通过人机交互设备输入需要检测的挥发性有机物成分；（2）控制器103确定需要检测的挥发性有机物成分中的沸点最高的挥发性有机物成分；（3）控制器103根据沸点最高的挥发性有机物成分确定加热元件的加热温度；（4）电机将钻头钻入到土壤中的指定探测深度；（5）控制器103开启储气容器300与VOCs采集设备100之间的第一开关101，关闭储气容器300与VOCs测量设备200之间的第二开关102，将加热元件的温度加热到加热温度；（6）控制器103监控储气容器300中压强传感器105的压强，当储气容器300压强的时间微分值小于阈值时，关闭储气容器300与VOCs采集设备100之间的第一开关101；（7）控制器103开启储气容器300与VOCs测量设备200之间的第二开关102，通过气相色谱仪测量VOCs成分的含量。通过上述优选的实施例，能够更加精确的确定VOCs挥发完毕的时间，从而能够更加精确的对于VOCs成分进行测量。
本发明实施例的VOCs采集设备100，参见图4，包括钻头10，套管20，推进杆30，以及电机（未示出）。钻头10用于钻入设定深度的土壤，其内设置对于土壤进行加热的加热元件。钻头10包括第一部分11、第二部分12以及第三部分13，第一部分11、第二部分12以及第三部分13可以通过例如焊接连接在一起。第一部分11为锥形，位于钻头10顶端，其设置为实心结构。第二部分12为圆台形，位于钻头10中部，其设置为空心，其内部设置加热元件121，用于对于第二部分12周围的土壤进行加热。加热元件121可以是例如电阻丝，加热元件121上方以及下方设置绝热层。第三部分13为圆台结构，位于钻头10尾部，其环面设置透气孔14，用于导入土壤加热挥发的VOCs，透气孔14由防水透气膜密封。第三部分包括中心的实心部分131以及外围部分132，实心部分131截面与推进杆30固定，外围部分132为空心结构，其与套管20构成挥发的VOCs的采集通道21。
推进杆30与钻头10相连并且由电机驱动，用于驱动钻头10钻入土壤中。套管20设置于推进杆30外部，其内形成挥发的VOCs的气流通道。VOCs测量设备200为气相色谱仪，其接收VOCs采集设备100采集的挥发的VOCs，测定其中各种挥发性有机物成分的含量。
通过本发明上述实施例中土壤VOCs环保检测装置的设置，通过第二部分12内的加热元件对于其周围的土壤进行加热，土壤加热挥发的VOCs向上流动，从而通过第一部分11的透气孔被导入采集通道21内，从而进入VOCs测量设备200被检测；通过上述结构的设置，由于挥发的VOCs向上流动即可通过第一部分11的透气孔，从而不需要载气或者抽气装置将其引导到VOCs分析设备。
本发明优选实施例的VOCs采集设备100的结构参见图5，其中第三部分13包括中心的实心部分131以及外围部分132，实心部分131截面为上边小于下边的矩形，其上边与推进杆30固定，下边与第二部分12的顶部固定；使外围部分132形成面积逐渐增大的采集通道，从而增加采集通道的面积，提高VOCs挥发气体的采集效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种土壤VOCs环保检测方法，包括如下步骤：（1）通过人机交互设备输入需要检测的挥发性有机物成分；（2）控制器确定需要检测的挥发性有机物成分中的沸点最高的挥发性有机物成分；（3）控制器根据沸点最高的挥发性有机物成分确定加热元件的加热温度；（4）电机将钻头钻入到土壤中的指定探测深度；（5）控制器开启储气容器与VOCs采集设备之间的第一开关，关闭储气容器与VOCs测量设备之间的第二开关，将加热元件的温度加热到加热温度；（6）控制器监控加热元件上温度传感器的温度，在加热元件达到加热温度并且持续超过特定时间后，关闭储气容器与VOCs采集设备之间的第一开关；（7）控制器开启储气容器与VOCs测量设备之间的第二开关，通过气相色谱仪测量VOCs成分的含量。
2.根据权利要求1所述的土壤VOCs环保检测方法，其特征在于：所述特定时间为2～5分钟。
3.根据权利要求2所述的土壤VOCs环保检测方法，其特征在于：所述加热温度比所述沸点最高的挥发性有机物成分的沸点高30～50度。
4.一种土壤VOCs环保检测装置，用于权利要求1～3之一的 土壤VOCs环保检测方法。
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