CN111323525B - 非甲烷总烃和苯系物浓度在线分析检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VOC成分在线分析检测装置。本发明VOC成分在线分析检测装置，包括：十四通阀、定量环、分离非甲烷总烃的甲烷色谱柱和总烃色谱柱、分离苯系物的毛细石英管预切分色谱柱和毛细石英管分析色谱柱、FID检测器、第一载气、第二载气、第三载气；其中，所述十四通阀具有1到14号口。本发明的有益效果：使用一个十四通阀、四根色谱柱、一个检测器实现了同时对非甲烷总烃和苯系物的排放浓度的连续监测。

Description

非甲烷总烃和苯系物浓度在线分析检测装置
技术领域
本发明涉及环保领域，具体涉及一种VOC成分在线分析检测装置。
背景技术
环保部门需要对越来越多的工业园区周边环境空气中挥发性有机污染物(简称VOC)进行在线连续监测。目前各地对VOC排污监测对象主要是非甲烷总烃和苯系物的排放浓度连续在线监测。
环保部已经颁布了非甲烷总烃和苯系物的排污监测方法国家标准。符合国标方法的常见结构是三阀、五柱、双检测器结构，即使用三个多通道阀、五根色谱柱、两个检测器的结构实现同时测量非甲烷总烃和苯系物的浓度监测。
上述结构复杂，需要的部件多，导致现场调试麻烦，运行故障率高；且多通道阀、检测器大多为进口采购，设备成本高，不便于普及推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种VOC成分在线分析检测装置，一种单阀、四柱、单检测器结构，使用一个十四通阀、四根色谱柱、一个检测器实现了同时对非甲烷总烃和苯系物的排放浓度的连续监测。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种VOC成分在线分析检测装置，包括：十四通阀、定量环、分离非甲烷总烃的甲烷色谱柱和总烃色谱柱、分离苯系物的毛细石英管预切分色谱柱和毛细石英管分析色谱柱、FID检测器、第一载气、第二载气、第三载气；其中，所述十四通阀具有1到14号口；
在线分析检测装置具有两个状态：反吹及苯系物分析状态和测量状态；
其中，在反吹及苯系物分析状态时：
样气流经5号口、4号口、定量环、7号口、6号口流出，此时样气充满定量环，完成了固定体积的样气取样；
第一载气流经8、9口进入毛细分析柱，正向吹洗毛细分析柱，使得毛细分析柱内部的voc组分被分离并依次进入检测器测量；
第二载气对甲烷柱、总烃柱、毛细预柱进行反吹，使这三根色谱柱在切阀测量前达到吹扫干净的状态，准备进行测量；
其中，在测量状态时：
第一载气经过口8、7后，推动定量环里面的VOC样气流经口4、3后，分别进入甲烷色谱柱、总烃色谱柱和苯系物预柱。
在其中一个实施例中，所述检测器是FID检测器。
在其中一个实施例中，在测量状态时，在反吹及苯系物分析状态时，第三载气作为补充气，流经1、14口后直接进入检测器。
在其中一个实施例中，在测量状态时，由于色谱柱的阻尼恒定，则流经甲烷柱、总烃柱、毛细预柱的载气流量比例恒定，VOC样气分别进入甲烷柱、总烃柱、毛细预柱的体积比也是恒定的。
在其中一个实施例中，在测量状态时，总烃色谱柱对VOC无任何分离效果，故总烃柱中的VOC组分最先流出色谱柱进入检测器进行分析测量。
在其中一个实施例中，接下来是甲烷色谱柱VOC中的甲烷最先被分离出来进入检测器进行测量。
在其中一个实施例中，当甲烷分析测量完成后，其他成分还留在甲烷色谱柱中没有被吹出来；此时毛细预柱中的待测苯系物组分已经流出预柱并进入毛细分析柱；这时十四通阀切换复位，返回反吹及苯系物分析状态；此时样气流过定量环，达到定量取样的效果。
在其中一个实施例中，在反吹及苯系物分析状态的流路中，甲烷色谱柱、总烃色谱柱、毛细预柱的载气为反向流动，将各个色谱柱中无用成分反吹出去，达到色谱柱的反吹清洗的作用。
在其中一个实施例中，载气继续正向流入毛细分析柱，推动从预柱进来的待测苯系物组分在毛细分析柱中流动，各个组分被分离，依次进入检测器。
在其中一个实施例中，组分完成分析后，载气继续正吹毛细分析柱，达到清洗干净毛细分析柱的作用。
本发明的有益效果：
使用一个十四通阀、四根色谱柱、一个检测器实现了同时对非甲烷总烃和苯系物的排放浓度的连续监测。
附图说明
图1是本发明VOC成分在线分析检测装置的结构示意图。
图2(a)是本发明VOC成分在线分析检测装置处于状态1的示意图。
图2(b)是本发明VOC成分在线分析检测装置处于状态1的动态示意图。
图3(a)是本发明VOC成分在线分析检测装置处于状态2的示意图。
图3(b)是本发明VOC成分在线分析检测装置处于状态2的动态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参阅图1到图3，测量装置由十四通阀、定量环、分离非甲烷总烃的甲烷色谱柱和总烃色谱柱、分离苯系物的毛细石英管预切分色谱柱和毛细石英管分析色谱柱、FID检测器、第一载气、第二载气、第三载气等组成。其中，所述十四通阀具有1到14号口。
具体结构如下：
工作流程如下：
状态1为反吹及苯系物分析状态。
此时十四通阀复位。
样气流经5号口、4号口、定量环、7号口、6号口流出，此时样气充满定量环，完成了固定体积的样气取样。
第一载气流经8、9口进入毛细柱，正向吹洗毛细分析柱，使得毛细分析柱内部的voc组分被分离并依次进入检测器测量。
第二载气对甲烷柱、总烃柱、毛细预柱进行反吹，使这三根色谱柱在切阀测量前达到吹扫干净的状态，准备进行测量。
第三载气作为补充气，流经1、14口后直接进入检测器。
状态2测量状态
十四通阀切换，进入测量状态
此时，第一载气经过口8、7后，推动定量环里面的VOC样气流经口4、3后，分别进入甲烷色谱柱、总烃色谱柱和苯系物预柱。由于色谱柱的阻尼恒定，则流经三根色谱柱的载气流量比例恒定，VOC样气分别进入三根色谱柱的体积比也是恒定的。
总烃色谱柱对VOC无任何分离效果，故总烃柱中的VOC组分最先流出色谱柱进入检测器进行分析测量；接下来是甲烷色谱柱VOC中的甲烷最先被分离出来进入检测器进行测量；当甲烷分析测量完成后，其他成分还留在甲烷色谱柱中没有被吹出来；此时毛细预柱中的待测苯系物组分已经流出预柱并进入毛细分析柱。
这时十四通阀切换复位，返回反吹及苯系物分析状态。
此时样气流过定量环，达到定量取样的效果。
在反吹及苯系物分析状态的流路中，甲烷色谱柱、总烃色谱柱、毛细预柱的载气为反向流动，将各个色谱柱中无用成分反吹出去，达到色谱柱的反吹清洗的作用；载气继续正向流入毛细分析柱，推动从预柱进来的待测苯系物组分在毛细分析柱中流动，各个组分被分离，依次进入检测器。组分完成分析后，载气继续正吹毛细分析柱，达到清洗干净毛细分析柱的作用。
清洗干净毛细分析柱后，十四通阀切阀，进入测量状态，系统开始下一次的测量分析。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种VOC成分在线分析检测装置，其特征在于，包括：十四通阀、定量环、分离非甲烷总烃的甲烷色谱柱和总烃色谱柱、分离苯系物的毛细石英管预切分色谱柱和毛细石英管分析色谱柱、FID检测器、第一载气、第二载气、第三载气；其中，所述十四通阀具有1到14号口；
甲烷色谱柱和总烃色谱 柱的一端均与十四通阀的13号口连接，另一端均与3号口连接；第二载气分两路，分别与11、12号口连接；毛细预柱的一端与10号口连接，另一端与3号口连接；毛细分析柱的一端与9号口连接，另一端与FID检测器连接；14号口与FID检测器连接；
在线分析检测装置具有两个状态：反吹及苯系物分析状态和测量状态；
其中，在反吹及苯系物分析状态时：
样气依次流经5号口、4号口、定量环、7号口、6号口流出，此时样气充满定量环，完成了固定体积的样气取样；
第一载气依次流经8、9号口进入毛细分析柱，正向吹洗毛细分析柱，使得毛细分析柱内部的VOC组分被分离并依次进入检测器测量；
第二载气对甲烷柱、总烃柱、毛细预柱进行反吹，使这三根色谱柱在切阀测量前达到吹扫干净的状态，准备进行测量；
其中，在测量状态时：
第一载气依次流经过8、7号口后，推动定量环里面的VOC样气依次流经4、3号口后，分别进入甲烷色谱柱、总烃色谱柱和毛细预柱。
2.如权利要求1所述的VOC成分在线分析检测装置，其特征在于，在测量状态时，在反吹及苯系物分析状态时，第三载气作为补充气，依次流经1、14号口后直接进入检测器。
3.如权利要求1所述的VOC成分在线分析检测装置，其特征在于，当甲烷分析测量完成后，其他成分还留在甲烷色谱柱中没有被吹出来；此时毛细预柱中的待测苯系物组分已经流出预柱并进入毛细分析柱；这时十四通阀切换复位，返回反吹及苯系物分析状态；此时样气流过定量环，达到定量取样的效果。
4.如权利要求1所述的VOC成分在线分析检测装置，其特征在于，组分完成分析后，载气继续正吹毛细分析柱，达到清洗干净毛细分析柱的作用。
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