CN113155988A - 基于单阀的非甲烷总烃检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于单阀的非甲烷总烃检测系统及方法，所述基于单阀的非甲烷总烃检测系统包括定量环、色谱柱和检测器；仅有的一个多通阀的端口分别连通所述定量环的两端、所述色谱柱的两端、样气、载气和检测器；所述载气选择性地连通所述定量环的一端和所述色谱柱的一端，所述定量环的另一端选择性地连通所述样气和所述色谱柱的另一端；吸附管与所述色谱柱串联，在进样时，所述定量环内的气体依次经过所述吸附管和色谱柱，所述吸附管吸附非甲烷总烃；温控单元用于加热和制冷所述吸附管。本发明具有结构简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及非甲烷总烃检测，特别涉及基于单阀的非甲烷总烃检测系统及方法。
背景技术
非甲烷总烃(NMHC)是指除甲烷以外的其他所有具有挥发性的碳氢化合物的总称。当环境中NMHC超过一定浓度时，会对人体健康产生直接危害，很多挥发性有机物对人体有致癌作用，因此，在很多国家甲烷/非甲烷总烃已被列为重要的监测指标，我国也加大了对环境中NMHC的监察力度。
目前，非甲烷总烃检测装置的主要工作方式为，采用十通阀加六通阀将待测样品注入气相色谱仪，分别在总烃柱和PQ柱上测得总烃和甲烷的含量，两者之差即为NMHC的含量。这种方案具有不足，如：
1.结构复杂，采用十通阀加六通阀，且同时需要多路载气；
2.两个阀切阀很难做到同步，这就会造成分析数据不准确。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种基于单阀的非甲烷总烃检测系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
基于单阀的非甲烷总烃检测系统，所述基于单阀的非甲烷总烃检测系统包括定量环、色谱柱和检测器；所述基于单阀的非甲烷总烃检测系统还包括：
多通阀，仅有的一个多通阀的端口分别连通所述定量环的两端、所述色谱柱的两端、样气、载气和检测器；所述载气选择性地连通所述定量环的一端和所述色谱柱的一端，所述定量环的另一端选择性地连通所述样气和所述色谱柱的另一端；
吸附管，所述吸附管与所述色谱柱串联，在进样时，所述定量环内的气体依次经过所述吸附管和色谱柱，所述吸附管吸附非甲烷总烃；
温控单元，所述温控单元用于加热和制冷所述吸附管。
本发明的另一目的在于提供了基于单阀的非甲烷总烃检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
基于单阀的非甲烷总烃检测方法，所述基于单阀的非甲烷总烃检测方法包括以下步骤：
(A1)仅有的一个多通阀切换到定量状态，样气进入定量环定量；
(A2)多通阀切换到进样状态，载气穿过所述定量环，携带定量的样气依次正向穿过吸附管和色谱柱，样气中的非甲烷总烃被所述吸附管捕集，样气中的甲烷依次穿过所述吸附管和色谱柱，进入检测器；
(A3)当检测器获得甲烷的信息后，所述多通阀切换到反吹状态，加热所述吸附管，捕集的非甲烷总烃脱附；
(A4)载气反向穿过色谱柱和吸附管，携带非甲烷总烃进入所述检测器，获得非甲烷总烃的含量。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.结构简单；
仅需一个多通阀，如十通阀，且仅需一路载气，结构简单；
流路简单，提高了装置运行的稳定性；
2.分析数据准确；
仅需一个阀，避免了切阀不同步导致的分析准确度下降的问题；
3.分析误差小；
吸附管升温快，脱附完全，减少了脱附过程中导致的色谱峰展宽，降低了分析误差。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的基于单阀的非甲烷总烃检测系统的结构示意图；
图2是根据本发明验证例1的信号示意图；
图3是根据本发明验证例2的信号示意图。
具体实施方式
图1-3和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1给出了本发明实施例的基于单阀的非甲烷总烃检测系统的结构示意图，如图1所示，所述基于单阀的非甲烷总烃检测系统包括：
定量环21、色谱柱41和检测器31，这些部件都是现有技术；
多通阀11，如十通阀，仅有的一个多通阀11的端口分别连通所述定量环21的两端、所述色谱柱41的两端、样气、载气和检测器31；所述载气选择性地连通所述定量环21的一端和所述色谱柱41的一端，所述定量环21的另一端选择性地连通所述样气和所述色谱柱41的另一端；
吸附管51，所述吸附管51与所述色谱柱41串联，在进样时，所述定量环21内的气体依次经过所述吸附管51和色谱柱41，所述吸附管51吸附非甲烷总烃；
温控单元，所述温控单元用于加热和制冷所述吸附管51。
为了提高吸附效率，进一步地，所述吸附管内依次填充吸附能力逐渐变弱的多种填料，用于吸附非甲烷总烃中的各种成分，包括低沸点物质和高沸点物质。
为了提升吸附管的升温速度，进一步地，所述吸附管的加热方式为：
所述吸附管采用金属材料，外界电源为所述吸附管的两端施加电压
本发明实施例的基于单阀的非甲烷总烃检测方法，也即本实施例的检测系统的工作方法，所述基于单阀的非甲烷总烃检测方法包括以下步骤：
(A1)仅有的一个多通阀11切换到定量状态，样气进入定量环21定量；
(A2)多通阀11切换到进样状态，载气穿过所述定量环21，携带定量的样气依次正向穿过吸附管51和色谱柱4151，样气中的非甲烷总烃被所述吸附管捕集，样气中的甲烷依次穿过所述吸附管51和色谱柱41，进入检测器31；
(A3)当检测器31获得甲烷的信息后，所述多通阀11切换到反吹状态，加热所述吸附管51，捕集的非甲烷总烃脱附；
(A4)载气反向穿过色谱柱41和吸附管51，携带非甲烷总烃进入所述检测器31，获得非甲烷总烃的含量
实施例2：
根据本发明实施例1的基于单阀的非甲烷总烃检测系统及方法的应用例。
在该应用例中，如图1所示，色谱柱41为PQ柱，吸附管51内依次填充吸附能力较强的Tenax(吸附低沸点物质)和吸附能力较弱的Carbalsleve(吸附高沸点物质)；所述多通阀11是十通阀；检测器31采用FID；
吸附管采用惰性化处理的金属管，外界电源连接吸附管的两端，直接通电加热，显著地提高了升温速度。
本发明实施例的基于单阀的非甲烷总烃检测方法，也即本实施例的检测系统的工作方法，所述基于单阀的非甲烷总烃检测方法包括以下步骤：
(A1)仅有的一个多通阀11切换到定量状态，定量环21的一端选择性地连通泵61，定量环21的另一端选择性地连通样气，样气正向地进入定量环21定量；
(A2)多通阀11切换到进样状态，定量环21的一端选择性地连通仅有的一路载气，定量环21的另一端选择性地来通吸附管51；载气穿过所述定量环21，携带定量的样气依次正向穿过吸附管51和色谱柱41，样气中的非甲烷总烃被所述制冷的吸附管51捕集，样气中的甲烷依次穿过所述吸附管51和色谱柱41，进入检测器31；
(A3)当检测器31获得甲烷的色谱峰后，所述多通阀11切换到反吹状态，仅有一路载气选择性连通色谱柱41的一端，吸附管51的非与色谱柱连通的一端选择性地连通探测器31；快速加热所述吸附管51，捕集的非甲烷总烃脱附；
(A4)载气反向穿过色谱柱41和吸附管51，携带脱附的非甲烷总烃进入所述检测器31，获得非甲烷总烃的含量。
验证例1：
利用实施例2中的基于单阀的非甲烷总烃检测系统，通入2ppm甲烷和丙烷，余量为空气，氮气作为载气，获得的信号如图2所示。
由图2可见，甲烷在进样时出峰，非甲烷总烃在反吹时出峰，如图2可见，甲烷峰和非甲烷总烃峰可以很好的分开，非甲烷总烃峰因吸附管温度高，脱附完全后有轻微的拖尾，但应用与污染源中时，可忽略不计。并且氧峰与甲烷峰也能很好的分离，甲烷响应在14317fA*sec，非甲烷总烃响应在49224fA*sec。
验证例2：
利用实施例2中的基于单阀的非甲烷总烃检测系统，通入10ppm甲苯，余量为氮气，获得的信号如图3所示。
由图3可见，甲苯响应值在270448fA*sec左右，峰形良好。
Claims (6)
1.基于单阀的非甲烷总烃检测系统，所述基于单阀的非甲烷总烃检测系统包括定量环、色谱柱和检测器；其特征在于，所述基于单阀的非甲烷总烃检测系统还包括：
多通阀，仅有的一个多通阀的端口分别连通所述定量环的两端、所述色谱柱的两端、样气、载气和检测器；所述载气选择性地连通所述定量环的一端和所述色谱柱的一端，所述定量环的另一端选择性地连通所述样气和所述色谱柱的另一端；
吸附管，所述吸附管与所述色谱柱串联，在进样时，所述定量环内的气体依次经过所述吸附管和色谱柱，所述吸附管吸附非甲烷总烃；
温控单元，所述温控单元用于加热和制冷所述吸附管。
2.根据权利要求1所述的基于单阀的非甲烷总烃检测系统，其特征在于，所述吸附管内依次填充吸附能力逐渐变弱的多种填料。
3.根据权利要求1所述的基于单阀的非甲烷总烃检测系统，其特征在于，所述吸附管的加热方式为：
所述吸附管采用金属材料，外界电源为所述吸附管的两端施加电压。
4.根据权利要求1所述的基于单阀的非甲烷总烃检测系统，其特征在于，所述色谱柱是PQ柱。
5.根据权利要求1所述的基于单阀的非甲烷总烃检测系统，其特征在于，所述多通阀是十通阀。
6.基于单阀的非甲烷总烃检测方法，所述基于单阀的非甲烷总烃检测方法包括以下步骤：
（A1）多通阀切换到定量状态，样气进入定量环定量；
（A2）多通阀切换到进样状态，载气穿过所述定量环，携带定量的样气依次正向穿过吸附管和色谱柱，样气中的非甲烷总烃被所述吸附管捕集，样气中的甲烷依次穿过所述吸附管和色谱柱，进入检测器；
（A3）当检测器获得甲烷的信息后，所述多通阀切换到反吹状态，加热所述吸附管，捕集的非甲烷总烃脱附；
（A4）载气反向穿过色谱柱和吸附管，携带非甲烷总烃进入所述检测器，获得非甲烷总烃的含量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210723 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |