CN114354520A - 水中VOCs检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了水中VOCs检测装置和方法,所述水中VOCs检测装置包括:样品罐用于存储样品;输送单元用于将所述样品罐内的液态样品依次送往第一流量控制单元和雾化单元;雾化单元的出口通过伴热管连通气体室;加热单元用于加热所述雾化单元和气体室;光源发出的测量光进入所述气体室内,与气态样品相互作用后的光进入光谱仪;分析模块处理所述光谱仪的输出信号,得到所述样品中VOCs含量。本发明具有现场检测、耗时短、准确度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及水样检测,特别涉及水中VOCs检测装置和方法。
背景技术
目前,水中VOCs(挥发性有机物)检测方法主要是顶空进样法,以及吹扫捕集法+气相色谱质谱检测法,而这些方法具有一些不足,如:
1.吹扫气流速和吹扫时间的选择:吹扫气流速取决于待分析物挥发性的大小。吹扫时间是影响方法回收率和灵敏度的一个重要因素。
2.甲醇和水的干扰:捕集管含有过量的甲醇和水是吹扫捕集法最常见的问题,两种物质的过量存在会导致信号变形。
3.交叉污染:样品在捕集管的冷点浓缩或解吸不充分导致少部分样品残留而引起交叉污染,这种情况常源于系统超载运行。
4.样品起泡:当样品中含有表面活性剂或清洁剂时,吹扫捕集法常发生起泡现象。样品起泡不仅容易损坏捕集管,致使传输线不可逆污染,极端情况下还会影响色谱柱及检测器的分离分析效率。
5.含氧含溴化合物回收率低:含氧化合物如醇类、酮类等的水溶性极强,测定过程中往往存在回收率低的问题。
6.检测准确性较低,实际检测值偏低以及不能完全检测实际物质,对于一些实际样品检测时不能良好的区分等问题。
7.检测时间过长,通常对于一个样品的检测时间约为30分钟左右。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足,本发明提供了一种水中VOCs检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
水中VOCs检测装置,所述水中VOCs检测装置包括:
样品罐,所述样品罐用于存储样品;
输送单元和第一流量控制单元,所述输送单元用于将所述样品罐内的液态样品依次送往所述第一流量控制单元和雾化单元;
雾化单元和伴热管,所述雾化单元的出口通过所述伴热管连通气体室;
气体室和加热单元,所述加热单元用于加热所述雾化单元和气体室;
光源和光谱仪,所述光源发出的测量光进入所述气体室内,与气态样品相互作用后的光进入所述光谱仪;
分析模块,所述分析模块处理所述光谱仪的输出信号,得到所述样品中VOCs含量。
本发明的目的还在于提供了水中VOCs检测方法,该发明目的是通过以下技术方案得以实现的:
水中VOCs检测方法,所述水中VOCs检测方法为:
输送单元将样品罐内的液态样品依次送往第一流量控制单元和雾化单元;
液态样品在被加热的雾化单元内形成气态样品;
所述气态样品通过伴热管进入被加热的气体室内;
光源发出的测量光进入所述气体室内,与气态样品相互作用后的光进入光谱仪;
分析模块处理所述光谱仪的输出信号,得到所述样品中VOCs含量。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:
1.检测快速;
收到待测样品到样品罐,之后经过雾化、伴热传输和伴热检测,快速出检测结果,仅需2分钟即可出检测结果;
2.现场检测;
携带本发明检测装置到现场,采集样品装入样品罐即可,实现了现场检测,无需带回检测;
3.检测结果准确;
先将液态样品转换为气态,从而利用气体吸收光谱分析技术,该技术作为耗时短、能耗低、分析准确的技术,提高了本发明的检测结果的准确度。
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水中VOCs检测方法的流程示意图。
具体实施方式
图1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。为了解释本发明技术方案,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:
本发明实施例的水中VOCs检测装置,所述水中VOCs检测装置包括:
样品罐,封闭的样品罐用于存储样品;
输送单元和第一流量控制单元,所述输送单元如泵用于将所述样品罐内的液态样品依次送往所述第一流量控制单元和雾化单元,使得定量的业态样品送雾化单元;
雾化单元和伴热管,所述雾化单元的出口通过所述伴热管连通气体室,样品在伴热管内保持气态;
气体室和加热单元,所述加热单元用于加热所述雾化单元和气体室,使得样气在雾化单元和气体室内均保持气态;
光源和光谱仪,所述光源发出的测量光进入所述气体室内,与气态样品相互作用后的光进入所述光谱仪;
分析模块,所述分析模块利用吸收光谱技术处理所述光谱仪的输出信号,得到所述样品中VOCs含量。
为了稀释转换处的气态样品,进一步地,所述水中VOCs检测装置还包括:
第二流量控制单元,惰性气体经过所述第二流量控制单元定量后进入所述雾化单元。
为了提供检测准确度,进一步地,所述分析模块结合分析模型处理所述光谱仪输出的光谱信号,所述分析模型是VOCs中待测组分吸收光谱与浓度的映射关系;所述分析模型的获得方式为:
得到不同浓度的气态组分的吸收光谱,建立吸收光谱与浓度的映射关系。
本发明实施例的水中VOCs检测方法,如图1所示,所述水中VOCs检测方法为:
输送单元将样品罐内的液态样品依次送往第一流量控制单元和雾化单元,也即定量的液态样品进入雾化单元;
液态样品在被加热的雾化单元内形成气态样品;
所述气态样品通过伴热管进入被加热的气体室内,伴热管确保了气态样品不会冷凝析出;
光源发出的测量光进入所述气体室内,与气态样品(在气体室内不会冷凝)相互作用后的光进入光谱仪;
分析模块处理所述光谱仪的输出信号,得到所述样品中VOCs含量。
为了稀释雾化处的气态样品,进一步地,惰性气体经过第二流量控制单元后进入所述雾化单元。
为了提高检测准确度,进一步地,所述分析模块结合分析模型处理所述光谱仪输出的光谱信号,所述分析模型是VOCs中待测组分吸收光谱与浓度的映射关系,所述分析模型的获得方式为:
得到不同浓度的气态组分的吸收光谱,建立吸收光谱与浓度的映射关系。
为了送出液态样品,进一步地,所述输送单元的工作方式为:
惰性气体经过减压后进入封闭的样品罐内,所述样品罐内的液态样品受压排出。
实施例2:
根据本发明实施例1的水中VOCs检测装置和方法的应用例。
在本应用例中,输送单元采用方案为:氮气经过减压后进入封闭的样品罐内,样品罐内的液态样品在氮气压力下排出样品罐;排出样品罐的液态样品经过第一MFC定量后送雾化单元,在被加热的雾化单元内成为气态样品;惰性气体经过第二MFC定量后进入雾化单元内,从而稀释了气态样品;气态样品经过伴热管传输到气体室内,在加热单元加热后,样品在气体室内保持气态;
光源发出的测量光进入气体室内,被气态样品中VOCs选择性吸收,被吸收后的光进入光谱仪,输出强度与波长间的对应的电信号;
分析模块利用分析模型处理所述电信号,得出VOCs含量,如乙醇含量、丙酮含量。
本发明实施例的水中VOCs检测方法,如图1所示,所述水中VOCs检测方法为:
利用本实施例的检测装置,不同浓度乙醇进入样品罐,经过雾化、伴热输送至气体室内,从而得到不同浓度乙醇的吸收光谱,建立分析模型,也即乙醇浓度和吸收光谱间的映射关系,分析模型的建立是本领域的现有技术;
同理,建立丙酮等VOCs中成分及水浓度与吸收光谱间映射关系的分析模型;存储得到的各分析模型;
氮气经过减压后进入封闭的样品罐内,样品罐内的液态样品在氮气压力下排出样品罐;排出样品罐的液态样品经过第一MFC定量后送雾化单元;
在被加热的雾化单元内,液态样品形成气态样品;同时,氮气经过第二MFC定量后送雾化单元,携带气态样品进入伴热管,在传输中,氮气和气态样品充分混合,也即稀释了气态样品;
排出伴热管的气态样品进入被加热的气体室内,伴热管确保了气态样品不会冷凝析出;
光源发出的测量光进入所述气体室内,与气态样品(在气体室内不会冷凝)相互作用后的光进入光谱仪;
分析模块利用存储的各分析模型处理所述光谱仪的输出信号,得到所述样品中VOCs含量,如乙醇的含量、丙酮的含量等。
Claims (9)
1.水中VOCs检测装置,其特征在于,所述水中VOCs检测装置包括:
样品罐,所述样品罐用于存储样品;
输送单元和第一流量控制单元,所述输送单元用于将所述样品罐内的液态样品依次送往所述第一流量控制单元和雾化单元;
雾化单元和伴热管,所述雾化单元的出口通过所述伴热管连通气体室;
气体室和加热单元,所述加热单元用于加热所述雾化单元和气体室;
光源和光谱仪,所述光源发出的测量光进入所述气体室内,与气态样品相互作用后的光进入所述光谱仪;
分析模块,所述分析模块处理所述光谱仪的输出信号,得到所述样品中VOCs含量。
2.根据权利要求1所述的水中VOCs检测装置,其特征在于,所述水中VOCs检测装置还包括:
第二流量控制单元,惰性气体经过所述第二流量控制单元后进入所述雾化单元。
3.根据权利要求1所述的水中VOCs检测装置,其特征在于,所述分析模块结合分析模型处理所述光谱仪输出的光谱信号,所述分析模型是VOCs中待测组分吸收光谱与浓度的映射关系。
4.根据权利要求3所述的水中VOCs检测装置,其特征在于,所述分析模型的获得方式为:
得到不同浓度的气态组分的吸收光谱,建立吸收光谱与浓度的映射关系。
5.水中VOCs检测方法,所述水中VOCs检测方法为:
输送单元将样品罐内的液态样品依次送往第一流量控制单元和雾化单元;
液态样品在被加热的雾化单元内形成气态样品;
所述气态样品通过伴热管进入被加热的气体室内;
光源发出的测量光进入所述气体室内,与气态样品相互作用后的光进入光谱仪;
分析模块处理所述光谱仪的输出信号,得到所述样品中VOCs含量。
6.根据权利要求5所述的水中VOCs检测方法,其特征在于,惰性气体经过第二流量控制单元后进入所述雾化单元。
7.根据权利要求5所述的水中VOCs检测方法,其特征在于,所述分析模块结合分析模型处理所述光谱仪输出的光谱信号,所述分析模型是VOCs中待测组分吸收光谱与浓度的映射关系。
8.根据权利要求7所述的水中VOCs检测方法,其特征在于,所述分析模型的获得方式为:
得到不同浓度的气态组分的吸收光谱,建立吸收光谱与浓度的映射关系。
9.根据权利要求5所述的水中VOCs检测方法,其特征在于,所述输送单元的工作方式为:
惰性气体经过减压后进入封闭的样品罐内,所述样品罐内的液态样品受压排出。
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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: 20220415 |
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |