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空氣中VOC檢測方法的現(xiàn)狀及研究方向展望

閱讀:203發(fā)布時(shí)間:2021-7-10

VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Comounds)的英文縮寫,但是這里主要指的是對人類身體和環(huán)境造成不利影響的揮發(fā)性有機(jī)物。在常溫下容易揮發(fā)的有機(jī)物主要包括苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醇、乙醇、十四碳烷、酮類等。這些化合物由于其易揮發(fā)和親油的特性被人們廣泛用于煙草、紡織、玩具、裝修、汽車配件、電子電氣、化妝品等行業(yè)。該物質(zhì)的易揮發(fā)性質(zhì)使其融入空氣,造成空氣污染,從而危害人體健康,下面簡要分析VOC的檢測方法以及未來的研發(fā)方向。
  一、 VOC的檢測方法
  目前VOC的檢測方法主要分為兩類:一類是氣相色譜法;另一類是的PID檢測法。
  1 氣相色譜法
  1.1原理
  氣相色譜法即利用氣體作為移動相的色譜法。該技術(shù)是氣相色譜儀的核心技術(shù)。氣象色譜儀中有一根流通型的狹長管道,被人們稱為色譜柱。選中7種樣品作為參照物,利用氣相色譜技術(shù)將混合揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行分離,即有機(jī)化合物隨著氣流的運(yùn)動而運(yùn)動,逐漸被吸附劑吸附或被固體液溶解,由于不同物質(zhì)的吸附和溶解速度的不同而被分離。有機(jī)化合無分離后從管道流出,被檢測儀檢測,反射出不同的信號,再將其信號傳變成電信號輸出。
  1.2空氣中甲醛的檢測
  甲醛是室內(nèi)常見的有害有機(jī)化合物,對人體健康造成不利影響。在酸性環(huán)境下,空氣中的甲醛吸附于二硝基苯的但體形成穩(wěn)定的甲醇腙,再經(jīng)過二硫化碳洗脫和色譜柱分離,并利用氫焰離子化檢測儀對其進(jìn)行檢測,根據(jù)甲醛在色譜柱中保留時(shí)間的長短和峰值的高低來判斷甲醛的性質(zhì)和含量。
  氣相檢測法師目前檢測空氣中甲醛含量較為*的檢測方法。利用該技術(shù)選取頂空氣相色譜法來對其進(jìn)行測定,該方案的性、靈敏度和回收率都適于檢測汽車空氣中的甲醛含量。該方案在0.2L/min流量和20L樣品的條件下,其測定范圍為0.02-1.00mg/m3。
  1.3空氣中苯系物的檢測
  苯系物被世界衛(wèi)生組織認(rèn)定為強(qiáng)烈致癌物質(zhì),其揮發(fā)性和有毒性極易被人們吸收,會產(chǎn)生頭暈、等不適現(xiàn)象,長期接觸會引起慢性中毒,導(dǎo)致人體神經(jīng)衰弱等癥狀。苯系物中甲苯、二甲苯做為裝修的化工原材料,使其成為室內(nèi)空氣檢測的重點(diǎn)。
  空氣中的苯系物經(jīng)過活性炭的吸附,將水分、氧氣等雜質(zhì)去除,然后經(jīng)過二硫化碳提取,再通過氣相色譜法將其分離,其中色譜柱為6%腈丙苯基和94%聚二甲基硅氧烷的毛細(xì)管柱,進(jìn)樣口溫度控制在250℃,然后經(jīng)過檢測儀檢測定性,后根據(jù)色譜峰的面積確定苯系物的含量。
  2 PID檢測法
  PID指的是光離子檢測儀,簡單來說可以將其看做沒有分離柱的氣相色譜儀,相對于氣相色譜儀而言能夠得到更為的數(shù)據(jù),特別是對PPM級有毒化合物具有較好的靈敏度和準(zhǔn)確度,但是其選擇性不大的緣故,被人們認(rèn)為很難普及推廣。實(shí)際上VOC常用的檢測方法的選擇性也并不寬廣,PID檢測法的優(yōu)勢在于它的針對性,小巧輕便,可連續(xù)測量,其可以為檢測者提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),該檢測儀還具有記錄功能,可以對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行回放,便于檢測者對其動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。PID檢測是目前較為*的揮發(fā)性有機(jī)化合物檢測法,其檢測達(dá)到0.1ppm分辨率,測量0-1000ppm的有機(jī)物質(zhì),PID測量技術(shù)為預(yù)防長期中毒提供可能,也是應(yīng)急事故處理的佳測量儀。
  二、 空氣中VOC檢測方法的發(fā)展方向
  空氣中VOC傳統(tǒng)的檢測方法都有著自身的優(yōu)缺點(diǎn),未來檢測法必然走向多元化的發(fā)展方向,提高數(shù)據(jù)的度和靈敏度。將電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合,共同促進(jìn)VOC檢測法的進(jìn)步。
  1. 遠(yuǎn)紅外便攜光譜技術(shù)
  結(jié)合現(xiàn)代分子運(yùn)動與量子力學(xué)理論的研發(fā)成果,各個分子和原子被分成不同的能級,其釋放的能量各不相同,對光譜的吸收特征也各不相同,從而判斷空氣中是否具有VOC成分,但是其檢測原理由于受到光源的限制,傳統(tǒng)的激光器輸出的波長在紫外線的波長范圍內(nèi),而這一波段中的有機(jī)化合物吸收的光譜有部分重疊的部分,因此需要針對多個色譜峰的面值進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)根據(jù)各個有機(jī)化合物的色譜峰特征的觀察,可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的色譜特征都體現(xiàn)在遠(yuǎn)紅外波段內(nèi),利用這一特征,科學(xué)家致力于研發(fā)遠(yuǎn)紅外波的激光器,從而增加氣相色譜法的靈敏度和度。將遠(yuǎn)紅外波激光器與二次諧波鎖的探測技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)提升有機(jī)化合物檢測的靈敏度。
  2. 高場不對稱波形離子遷移譜技術(shù)
  波形離子遷移譜技術(shù)具有檢測速度快、靈敏度高、微型化的優(yōu)勢,在各個領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用前景。該技術(shù)的原理是利用離子在高電場中遷移率的非線性變化將離子進(jìn)行分離,即因?yàn)殡x子的質(zhì)量和截面積的不同使其在高電場中的遷移率的不同,在電場條件保持一致的前提下,不同的離子有不同的運(yùn)行軌跡,從而實(shí)現(xiàn)離子的分離。該技術(shù)與微電子機(jī)械系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對VOC檢測的速率、分辨率和靈敏度等的提升。
  3. 薄膜光波導(dǎo)技術(shù)
  薄膜光波導(dǎo)技術(shù)具有高靈敏度、高度、簡易操作、攜帶方便的優(yōu)勢,適用于需要快速檢測的應(yīng)急事故現(xiàn)場使用。光波導(dǎo)氣敏傳感元件是以光波導(dǎo)技術(shù)為核心的*技術(shù),該元件能夠率的檢測出揮發(fā)性有機(jī)化合物的氣體。例如SnO2薄膜與玻璃光波導(dǎo)相組合有效檢測空氣中二甲苯的含量。
  4. 激光光譜技術(shù)
  激光光譜技術(shù)使用激光激發(fā)某類物質(zhì),物質(zhì)被激發(fā)后會釋放出其它的波段,再用光譜儀檢測器光譜,從而判定其物質(zhì)的性質(zhì)與含量,該技術(shù)具有密度高、高亮度、方向性強(qiáng)和單色性強(qiáng)等優(yōu)勢。該技術(shù)推動氣相色譜技術(shù)的靈敏度和分辨率得到很大的提升,例如熒光光譜、拉曼光譜等。
  結(jié)束語
  綜上所述,目前空氣中VOC檢測法都具有自身的優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)自身技術(shù)的特點(diǎn)運(yùn)用在不同的領(lǐng)域,但是該檢測技術(shù)的應(yīng)用存在一定的不足之處。針對未來VOC檢測技術(shù)沒有具體的發(fā)展方向,而是根據(jù)目前檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與當(dāng)下*的科學(xué)與其它現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合,促進(jìn)其檢測技術(shù)的多元化,實(shí)現(xiàn)VOC檢測技術(shù)的檢測速率、靈敏度和度的提升,從而推動我國VOC檢測技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。


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