CN109813798B - 一种危化品在线连续监测或泄露物质快速鉴定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种危化品在线连续监测或泄露物质快速鉴定的方法。该发明以离子阱质谱仪和离子迁移谱仪共同作为检测仪器，以试剂辅助的真空紫外灯作为电离源，通过离子迁移谱仪连续工作，实现危化品的在线连续监测，当离子迁移谱仪检测到可疑峰时，触发离子阱质谱仪工作，通过直接质谱分析和串级质谱分析实现危化品泄露物质的快速准确鉴定，同时结合标准气体校正方法完成对危化品泄露物质浓度的在线定量分析。该方法的进样装置采用两路进样结构，一路进标准气体，另一路进从监测区域实时采集的气体样品，利用标准气体对被检测气体样品的信号强度进行实时校正，可准确地连续监测危化品浓度的变化。

Description

一种危化品在线连续监测或泄露物质快速鉴定的方法
技术领域
本发明既属于离子迁移谱分析领域，又属于质谱分析领域，具体涉及一种危化品在线连续监测或泄露物质快速鉴定的方法。以试剂辅助的真空紫外灯作为电离源，通过离子迁移谱连续工作，实现危化品的在线连续监测，当离子迁移谱检测到可疑峰时，触发离子阱质谱工作，通过直接质谱分析和串级质谱分析实现泄露物质的快速准确鉴定，同时结合标准气体校正方法完成对危化品泄露浓度的在线定量分析。
背景技术
近些年来，各种危化品泄露、爆炸等造成的安全事故层出不穷，例如2015年8月12日，天津市滨海新区天津港的瑞海公司危险品仓库发生火灾爆炸事故，已核定的直接经济损失68.66亿元。安全事故发生后，媒体和大众首先想到的是去指责危化品管理部门安全意识淡薄，专业知识不健全等，但是却很少有人注意到，这是我们的危化品监测技术还远未达到我们的实际需求。
目前用于危化品在线连续监测的技术很少，主要有：基于物联网技术的成像监控体系，离子迁移谱技术，质谱技术，电化学监测技术，红外、激光、拉曼等光谱技术，其中离子迁移谱和质谱是最有前景的技术手段。离子迁移谱结构简单、灵敏度高、分析速度快、能够分离检测同分异构体等优点，但离子迁移谱的分辨率较低，单独使用时无法实现复杂样品的准确定性。质谱分析速度快、专属性强和灵敏度高等特点，已经逐步发展为有机物分析的“金标准”，但质谱单独使用时对于同分异构体难以进行分离。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种危化品在线连续监测或泄露物质快速鉴定的方法。该发明采用的小型离子阱质谱仪和离子迁移谱联用仪共同作为检测仪器，以试剂辅助的真空紫外灯作为电离源，通过离子迁移谱连续工作，实现危化品的在线连续监测，当离子迁移谱检测到可疑峰时，触发离子阱质谱工作，通过直接质谱分析和串级质谱分析实现泄露物质的快速准确鉴定，同时结合标准气体校正方法完成对危化品泄露浓度的在线定量分析。该方法的进样装置采用两路进样结构，一路进标准气体，另一路进从监测区域实时采集的气体样品，利用标准气体对被检测气体样品的信号强度进行实时校正，准确地监测危化品浓度的变化。
本发明采用的技术方案如下：
以离子阱质谱仪和离子迁移谱仪共同作为检测仪器；
以试剂辅助的真空紫外灯作为电离源；危化品或泄露物质经电离源产生的离子同时通往离子阱质谱和离子迁移谱中，
离子迁移谱连续工作，实现危化品或泄露物质的在线连续监测；
当离子迁移谱仪检测到可疑离子峰时，触发离子阱质谱仪工作，通过直接质谱分析和串级质谱分析实现危化品或泄露物质的快速准确定性鉴定；
所述的离子阱质谱仪和离子迁移谱仪，通过共用同一电离腔体而实现结构上的进样气路并联；
离子阱质谱仪和离子迁移谱仪之间既可协同工作，又可独立运行互不干扰；
所述的离子阱质谱仪和离子迁移谱仪的电离源为真空紫外灯，添加辅助试剂是为了提高电离的选择性和电离效率；
辅助试剂的种类可以为丙酮、乙醇、苯、甲苯或乙醚等常见的有机溶剂；
所述的离子阱质谱仪和离子迁移谱仪的电离腔体连接有两个气路，一路进标准气体，另一路进从监测区域实时采集的气体样品，利用标准气体对被检测气体样品的信号强度进行实时校正，准确地监测危化品浓度的变化；
真空紫外灯辅助试剂同时作为标准气体；
结合标准气体校正方法可完成对危化品或泄露物质浓度的在线定量分析；
所述的标准气体校正方法，其具体步骤为：标准气体样品的浓度为Cs初始时的质谱信号强度为Is(0),某一时间点t其质谱信号强度为Is(t),此时样品气体的质谱信号强度为Ia(t)；
则t时刻质谱的校正参数r＝Is(t)/Is(0)；
则t时刻校正后的检测气体样品质谱信号强度Ia(t)r＝Ia(t)/r＝Ia(t)·Is(0)/Is(t)；
则样品浓度Ca的计算公式为Ca＝Ia(t)·Cs/Is(t)；
所述的标准气体样品的浓度Cs是已知的，并且在一定的范围内可根据实际需求任意调控。
本发明的优点如下：
1.以小型离子阱质谱仪和离子迁移谱仪共同作为检测仪器，离子迁移谱仪连续工作，实现危化品的在线连续监测，当离子迁移谱仪检测到可疑峰时，触发离子阱质谱仪工作，通过直接质谱分析和串级质谱分析实现泄露物质的快速准确鉴定，既保证低功耗，又保证检测的准确性；
2.以试剂辅助的真空紫外灯作为电离源，不产生碎片离子，同时电离的选择性高；
3.采用标准气体校正方法保证了对危化品泄露浓度的在线定量分析的准确度。
附图说明
图1一种危化品在线连续监测或泄露物质快速鉴定的方法检测流程示意图；
图2小型离子阱质谱仪和离子迁移谱仪联用结构示意图。
图3混合溶剂泄露模拟检测结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
图1提供了一种危化品在线连续监测或泄露物质快速鉴定的方法。操作主要分为四个主要步骤，分别为样品连续采集、离子迁移谱连续监测、直接质谱和串级质谱分析确认异常谱峰、完成对危化品或泄露物质的定性、定量分析。
图2是小型离子阱质谱仪和离子迁移谱仪联用结构示意图，以真空紫外灯1为电离源，真空紫外灯固定于电离腔体2的左侧壁上，电离腔体2的侧壁上分别设有五个接口，接口3连接样品采集气路8，接口4连接标准气体气路9，接口5连接离子阱质谱仪，接口6连接离子迁移谱仪，接口7为尾气出口。
辅助试剂(同时也是标准气体)采用丙酮，浓度选择5％，采样流速控制为300mL/min。图3是在该实例条件下获得的离子迁移谱连续监测谱图(图3(a))、T2时刻的实时离子迁移谱图(图3(b))和T2时刻的实时质谱图(图3(c))，通过质谱图可以判断出，泄露的危化品为甲基叔丁基醚和苯乙烯，通过离子迁移谱连续监测谱图可以看出泄露危化品浓度的实时变化趋势。

Claims (5)

1.一种危化品在线连续监测或泄露物质快速鉴定的方法，其特征在于：
以离子阱质谱仪和离子迁移谱仪共同作为检测仪器；
所述的离子阱质谱仪和离子迁移谱仪，通过共用同一电离腔体而实现结构上的进样气路并联；
具有辅助试剂的真空紫外灯作为电离源；危化品或泄露物质经电离源产生的离子同时通往离子阱质谱仪和离子迁移谱仪中，
离子迁移谱连续工作，实现危化品或泄露物质的在线连续监测；
当离子迁移谱仪检测到可疑离子峰时，触发离子阱质谱仪工作，通过直接质谱分析和串级质谱分析实现危化品或泄露物质的快速准确定性鉴定；
所述的离子阱质谱仪和离子迁移谱仪的电离腔体连接有两个气路，一路进标准气体，另一路进从监测区域实时采集的气体样品；
真空紫外灯的辅助试剂同时作为标准气体；
结合标准气体校正方法完成对危化品或泄露物质浓度的在线定量分析；所述的离子阱质谱仪和离子迁移谱仪的电离源为真空紫外灯，添加辅助试剂是为了提高电离的选择性和电离效率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：离子阱质谱仪和离子迁移谱仪之间协同工作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
辅助试剂的种类为丙酮、乙醇、苯、甲苯或乙醚有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述的标准气体校正方法，是利用标准气体对被检测气体样品的信号强度进行实时校正，准确地监测危化品浓度的变化；
其具体步骤为：标准气体样品的浓度为Cs初始时的质谱信号强度为Is(0),某一时间点t其质谱信号强度为Is(t),此时样品气体的质谱信号强度为Ia(t)；
则t时刻质谱的校正参数r= Is(t)/ Is(0)；
则t时刻校正后的检测气体样品质谱信号强度Ia(t)r=Ia(t)/r = Ia(t)·Is(0)/ Is(t)；
则样品浓度Ca的计算公式为Ca= Ia(t) ·Cs/ Is(t)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述的标准气体样品的浓度Cs是已知的，并且在一定的范围内根据实际需求任意调控。
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