非甲烷總烴分析設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣體的檢測方法，特別是涉及一種非甲烷總烴分析設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲燒（CH4)和非甲燒碳?xì)浠衔铮∟on-methanehydrocarbons，NMHC)是自然界與 人類活動的重要產(chǎn)生物，普遍存在于大氣中，兩者在大氣中的本底濃度分別在l.Sppmv和 30ppbv左右（R.R.Arnts.Biogenichydrocarboncontributiontotheambientairof selectedareas[J].Atmos.Enciron.，1981，15:1643-1651)。非甲燒碳氛化合物也稱非甲 烷總烴（NMHC)，是指除甲烷以外的碳?xì)浠衔?，其組分十分復(fù)雜，它主要來源于汽油燃燒、 垃圾焚燒、溶劑蒸發(fā)和廢物提煉等。當(dāng)大氣中NMHC超過一定的濃度時(shí)，除直接對人體健康 有害外，在一定條件下經(jīng)日光照射還能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，對環(huán)境和人類造成危害。
[0003] 鑒于大氣中非甲烷總烴類的有機(jī)物的種種危害，對污染源、交通要道、工業(yè)園以及 廠界等敏感區(qū)域進(jìn)行非甲烷總烴的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管制非常有必要。國外從上世紀(jì)就開始監(jiān)測 空氣中的非甲烷總烴的含量，先后發(fā)展了冷凝-重量法、燃燒法、紅外分光法等，但這些技 術(shù)均有其使用限制，操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，最終未獲得廣泛應(yīng)用。
[0004] 目前，NMHC的測定采用多種不同的檢測方法，有經(jīng)過氧化、還原成CH4再檢測的方 法，氧化轉(zhuǎn)化去除非甲烷總烴的方法，也有利用氣相色譜進(jìn)行測定的方法。
[0005] 其中，將NMHC轉(zhuǎn)化為CH4再檢測的方法是一種半連續(xù)自動非甲烷有機(jī)物的分析方 法，主要分析原理如下：以色譜分離柱使0)、0) 2和014從非甲烷有機(jī)物中分開，將分離出的 非甲烷總烴氧化成C02，并還原CH4，再按014用FID檢測器進(jìn)行測量，隨后計(jì)算出其中非甲 烷總烴的含量。但此方法中，會受到一定的C02，水份的干擾。并且，該方法中使用到催化氧 化劑以及還原劑，在整個(gè)在線監(jiān)測過程中，需保證非甲烷總烴轉(zhuǎn)化成C02的氧化率以及C0 2 還原成〇14的還原率，需進(jìn)行較復(fù)雜的系統(tǒng)控制，分析過程受影響較大。
[0006] 氧化轉(zhuǎn)化去除非甲烷總烴的方法的主要過程為：樣氣經(jīng)進(jìn)氣管路進(jìn)入分析儀、一 路經(jīng)過高溫轉(zhuǎn)化爐，高溫轉(zhuǎn)化爐內(nèi)裝有轉(zhuǎn)化劑，在150-250 °C的條件下將氣體中非甲烷總烴 全部破壞掉，只檢測剩余的甲烷；另一路不經(jīng)過高溫轉(zhuǎn)化爐，含有監(jiān)測氣體中所有的物質(zhì)即 總碳?xì)浠衔?，通過電磁閥的定時(shí)切換，兩路最終分別進(jìn)入進(jìn)行氫火焰離子化檢測器檢測， 分別得到甲烷及總碳?xì)浠衔锏臐舛龋瑑陕匪脭?shù)值相減得到非甲烷總烴。此過程中也用 到一個(gè)高溫轉(zhuǎn)化爐，可以把非甲烷總烴全部破壞，但是，此過程中對非甲烷總烴的轉(zhuǎn)化破壞 的完成程度會極大的影響后續(xù)檢測數(shù)據(jù)的結(jié)果。
[0007] 氣相色譜法技術(shù)靈活較大，一般分為采用總烴-甲烷間接測定方法，以及甲 烷-非甲烷總烴直接測定法。
[0008] 其中，總烴-甲烷間接測定方法使用廣泛，該方法總體過程大致為樣品氣體分為 兩路，一路直接通過FID檢測器測定總烴含量，另一路經(jīng)過甲烷分子篩，去除高碳烴后，經(jīng) 過FID檢測器測定甲烷的含量，將總烴含量減去甲烷的含量，即是非甲烷總烴的含量。此方 法也是我國環(huán)境保護(hù)總局關(guān)于非甲烷總烴的測定的推薦方法，并在1998年也公布了此方 法為污染源非甲烷總烴監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)方法。
[0009] 但是此方法進(jìn)行非甲烷總烴的檢測時(shí)是通過差減法，以總烴的含量減去甲烷的含 量，從而得到非甲烷總烴的含量。而空氣樣品中的本底甲烷濃度一般為l.Sppmv左右，當(dāng)空 氣樣品中本底非甲烷烴類濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于甲烷濃度時(shí)，也就是當(dāng)甲烷濃度接近總碳?xì)浠衔?濃度（THC)時(shí)，直接的差減法就會造成檢測值誤差疊加，在非常低濃度狀態(tài)下，非甲烷總烴 的數(shù)據(jù)誤差相應(yīng)的變大。
[0010] 另一種甲烷-非甲烷直接測定法的過程一般是，樣氣先經(jīng)過吸附管進(jìn)行吸附，甲 烷通過后，再對吸附管進(jìn)行逆吹脫附，分析脫附后的有機(jī)物，即使非甲烷總烴的含量。樣品 經(jīng)定量管定量一次進(jìn)樣即可完成甲烷和非甲烷總烴的測定，本方法的操作過程較為簡單。 但是，在連續(xù)不斷監(jiān)測下，等溫狀態(tài)下，脫附反吹的效果是否徹底，特別是一些較重的非甲 烷有機(jī)物的脫附反吹效果如何，將直接影響到非甲烷總烴的監(jiān)測結(jié)果，使非甲烷總碳?xì)浠?合物的測值偏低。并且，在此熱解析過程中，同時(shí)對熱解析管要求也高，容易造成交叉污 染。
[0011] 鑒于以上因素，需要一種靈敏度高、穩(wěn)定性好、監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確、操作簡單的在線分 析方法及檢測儀，能夠針對污染源、工業(yè)園、廠界以及交通要道等環(huán)境對空氣非甲烷總烴進(jìn) 行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種非甲烷總烴分析設(shè)備及方法。采用該設(shè)備 和方法，能夠準(zhǔn)確而穩(wěn)定的將非甲烷總烴檢測出，且檢出限可達(dá)到0.lmg/m3以下。
[0013] 一種非甲烷總烴分析設(shè)備，包括：六通閥、定量環(huán)、第一儲氣管、第二儲氣管、多通 閥、分子篩填充管、第一空氣源和檢測器；
[0014] 所述六通閥具有進(jìn)樣口、多通閥連接口、定量環(huán)第一連接口、第一儲氣管出口、第 二儲氣管連接口和定量環(huán)第二連接口，所述多通閥至少具有第一空氣進(jìn)口、第一排放口、六 通閥連接口、分子篩第一連接口、分子篩第二連接口、第一儲氣管入口；
[0015] 所述定量環(huán)第二連接口、定量環(huán)、定量環(huán)第一連接口依次連通，所述多通閥連接口 通過管路連通六通閥連接口，所述分子篩第一連接口、分子篩填充管、分子篩第二連接口通 過管路依次連通，所述第一儲氣管入口、第一儲氣管、第一儲氣管出口、第二儲氣管連接口、 第二儲氣管、檢測器通過管路依次連通，所述第一空氣源連通第一空氣進(jìn)口；
[0016] 所述六通閥具有負(fù)載狀態(tài)位和進(jìn)樣狀態(tài)位，當(dāng)六通閥位于負(fù)載狀態(tài)位時(shí)，所述進(jìn) 樣口連通定量環(huán)第二連接口，所述多通閥連接口連通定量環(huán)第一連接口，所述第一儲氣管 出口連通第二儲氣管連接口；當(dāng)六通閥位于進(jìn)樣狀態(tài)位時(shí)，所述進(jìn)樣口連通多通閥連接口， 所述定量環(huán)第一連接口連通第一儲氣管出口，所述第二儲氣管連接口連通定量環(huán)第二連接 P;
[0017] 所述多通閥具有負(fù)載狀態(tài)位和進(jìn)樣狀態(tài)位，當(dāng)多通閥位于負(fù)載狀態(tài)位時(shí)，所述第 一空氣進(jìn)口連通第一排放口，所述六通閥連接口連通分子篩第一連接口，所述分子篩第二 連接口連通第一儲氣管入口；當(dāng)多通閥位于進(jìn)樣狀態(tài)位時(shí)，所述第一排放口連通六通閥連 接口，所述第一儲氣管入口連通第一空氣進(jìn)口。
[0018] 上述非甲烷總烴分析設(shè)備，首先將待測氣體通過分子篩去除其中的非甲烷總烴， 作為背景氣體充滿在第一儲氣管和第二儲氣管中，隨后利用六通閥和多通閥的轉(zhuǎn)換，使零 級壓縮空氣推動第二儲氣管、定量環(huán)、第一儲氣管內(nèi)的氣體依次進(jìn)入檢測器，即以第二儲氣 管和第一儲氣管內(nèi)的背景氣體作為基線，分別位于定量環(huán)內(nèi)待測氣體所表現(xiàn)出的色譜峰前 后。避免了當(dāng)甲烷濃度接近總碳?xì)浠衔餄舛葧r(shí)，直接差減法造成的檢測值誤差疊加的問 題，并且分析測定過程也不受〇) 2和水份等的干擾，無需考慮氧化率或還原率的問題，具有 檢測結(jié)果準(zhǔn)確，原理可靠、方法穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
[0019] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多通閥為八通閥，該八通閥還具有第二排放口、第二空 氣進(jìn)口，該分析設(shè)備還包括第二空氣源，所述第二空氣源連通第二空氣進(jìn)口；
[0020] 所述八通閥位于負(fù)載狀態(tài)位時(shí)，所述第二排放口連通第二空氣進(jìn)口，所述八通閥 位于進(jìn)樣狀態(tài)位時(shí)，所述分子篩第一連接口連通第二排放口，所述第二空氣進(jìn)口連通分子 篩第二連接口。
[0021] 通過上述設(shè)置，利用第二空氣源對分子篩進(jìn)行反吹，使吸附的非甲烷物質(zhì)在同等 溫度下進(jìn)行解析，并經(jīng)過第二排放口進(jìn)行排空，有利于防止分子篩的吸附飽和，此過程能有 效幫助延長分子篩的使用壽命。
[0022] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二空氣源和第二空氣進(jìn)口之間的管路上還設(shè)有第二 流量控制系統(tǒng)。通過該第二流量控制系統(tǒng)，嚴(yán)格控制反吹氣量，能達(dá)到較好的解析作用。
[0023] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多通閥連接口和六通閥連接口之間的管路上還設(shè)有第 一壓力表，所述第一空氣源和第一空氣進(jìn)口之間的管路上還設(shè)有第二壓力表；所述第二空 氣源和第二空氣進(jìn)口之間的管路上還設(shè)有第三壓力表。通過壓力表能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控該分析設(shè) 備各管路的壓力，確保分析過程的穩(wěn)定性。
[0024] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多通閥連接口和六通閥連接口之間的管路上還設(shè)有第 一流量控制系統(tǒng)。通過該第一流量控制系統(tǒng)，嚴(yán)格控制待測氣體的進(jìn)氣量，能達(dá)到較好的吸 附作用。
[0025] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多通閥連接口和第一流量控制系統(tǒng)之間的管路上還設(shè) 有空壓泵。利用空壓泵促使待測氣體由多通閥連接口向六通閥連接口流動。
[0026] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述空壓泵和第一流量控制系統(tǒng)之間的管路上還設(shè)有背壓 閥，并