VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法技术

本发明专利技术属于环境监测技术领域，具体涉及一种挥发性有机化合物和中等挥发性有机化合物同时在线收集检测方法。VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法，包括采用在线收集和检测装置进行如下步骤：标准样品或环境空气经过控温采样通道进入TD系统中，TD系统中的一组采样管组同时对目标物质进行吸附采样；同时另一组采样管组采用惰性气体脱附目标物质，脱附后的目标物质经样品传输管线由高纯氦气载入GC/MS分析系统中；在GC/MS分析系统中借助Dean‑Switch切换系统，将先分离的目标物VOCs进行二次分离，二次分离出的目标物VOCs和目标物IVOCs由质谱检测器同时进行检测分析。本发明专利技术的VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法，实现了一次采样，同时在线收集和分析VOCs和IVOCs的目的。

【技术实现步骤摘要】
VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法
本专利技术属于环境监测
，具体涉及一种挥发性有机化合物和中等挥发性有机化合物同时在线收集检测方法。
技术介绍
大气中的有机物根据饱和浓度(C*)不同可分为中等挥发性有机化合物(IVOCs，饱和浓度范围为103μg/m3＜C*＜106μg/m3)和挥发性有机化合物(VOCs，饱和浓度范围为C*＞106μg/m3)。由于VOCs被认为是O3和二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物，故一直是科研人员和相关管理部门研究的重点。最新的研究表明，IVOCs也是大气中O3和SOA的重要前体物，并引起了研究者的广泛兴趣。此外，VOCs和IVOCs对人体健康也有重要的危害。VOCs饱和浓度范围对应于C3～C12的正构烷烃之间，IVOCs饱和浓度范围对应于C12～C22的正构烷烃之间。目前，对VOCs有机物组分及浓度水平的检测技术已相对成熟，并已制定监测技术指南或标准，如美国环保署USEPA5030C；欧盟环保署制定的监测技术指南TechnicalGuidanceNote(TGN)M8和M16；以及和我国颁布的环境空气挥发性有机物的测定(HJ759-2015)，规定了基于气相色谱/质谱(GC/MS)标准离线收集和分析VOCs的监测技术。此外，因为VOCs的沸点较低，一般在50℃～250℃，容易挥发等特性，目前已实现基于热脱附-气相色谱/质谱(TD-GC/MS)对VOCs在线收集和分析。然而，IVOCs相对于VOCs在环境中的浓度水平相对较低，粘度相对较大，易在系统残留。因此，对IVOCs的分析主要基于TD-GC/MS进行离线收集和分析，具有较低的时间分辨率。目前，缺乏有效的手段连续跟踪观测IVOCs的污染水平，因而无法准确获取不同的IVOCs单体与SOA确切的响应关系，也难以科学评估IVOCs对SOA生成的贡献。中国专利CN201910212822.9公开了一种中等挥发性有机化合物近在线检测装置，对原有的在线收集和分析VOCs的TD-GC/MS系统进行改造，在原有装置的基础上，新增了在线收集和分析IVOCs能力。除了饱和蒸汽压和粘度不同外，VOCs和IVOCs在环境大气中的浓度具有数量级的差别，因此较难实现同时在一根采样管上在线收集和实时分析。因此，改进后的装置只能单独进行在线收集和分析VOCs或IVOCs一种目标物。然而，VOCs或IVOCs均被认为对O3和SOA的生成具有重要贡献。因此，若能拓宽原有装置分析有机物的能力，实现同时在线收集和分析VOCs和IVOCs，将为有机物领域的分析检测提供非常宝贵的数据资料，为环境污染及人体健康风险暴露评价等提供数据支撑。
技术实现思路
本专利技术针对现有的在线检测装置难以同时收集并分析VOCs和IVOCs的技术问题，目的在于提供一种VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法。VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法，包括采用在线收集和检测装置进行如下步骤：标准样品或环境空气经过控温采样通道进入TD(热脱附)系统中，所述TD系统中的一组采样管组同时对目标物质进行吸附采样，同一组所述采样管组中包含装有VOCs吸附剂的采样管和装有IVOCs吸附剂的采样管。吸附采样所述目标物质后的所述采样管组，采用惰性气体脱附所述目标物质，脱附后的所述目标物质由惰性气体通过连接GC/MS(气相色谱/质谱)分析系统的样品传输管线载入所述GC/MS分析系统中。在所述GC/MS分析系统中，采用Dean-Switch切换系统先将由IVOCs气相色谱柱分离出的VOCs目标物质，切换至VOCs气相色谱柱进行二次分离，得到目标物VOCs，经过一定的时间后，再将IVOCs气相色谱柱分离出的所述IVOCs目标物质切换至去活石英毛细柱，得到目标物IVOCs，经二次分离后的所述VOCs目标物质和所述IVOCs目标物质，经由三通阀汇合后，由质谱检测器同时进行检测分析。所述采样管组对所述目标物质进行吸附采样时的所述采样持续时间设定在0-999min之间，所述采样管在吸附采样标准样品或环境空气时，控制所述采样管的温度在-40～20℃之间，所述控温采样通道的温度设定在220～350℃之间。所述惰性气体在150～350℃下脱附所述目标物质；所述惰性气体采用99.999％的高纯氦气。脱附所述目标物质时，在高纯氦气流下以1～40℃/s的速度升至300℃保持5min，然后以1～40℃/s速度升至350℃后并保持5～15min脱附所述目标物质。所述TD系统中包含两组所述采样管组，一组所述采样管组同时对目标物质进行吸附采样，对另一组所述采样管组采用惰性气体脱附所述目标物质，两组所述采样管组交替进行采样和脱附步骤。每组所述采样管组中的两个所述采样管通过三通连接，环境空气或标准样品通过所述三通的分流实现同时采集VOCs和IVOCs。所述控温采样通道、两组所述三通和连接GC/MS分析系统的所述样品传输管线通过四通阀连接，通过对所述四通阀的切换实现两组所述采样管组交替进行采样、脱附和分析检测步骤。同一组中的两个所述采样管在对所述目标物质进行采样吸附时，采用同一个质量流量计分别控制两个所述采样管同时并以不同采样流速采样。采用所述质量流量计通过一个流速控制阀分别控制两个所述采样管同时并以不同采样流速采样时，控制装有VOCs吸附剂的采样管在0-100ml/min的低采样流速下、装有IVOCs吸附剂的采样管在100-500ml/min的高采样流速下同时采样。所述在线收集和检测装置，包括控温采样通道、与所述控温采样通道连接的TD系统、与所述TD系统连接的GC/MS分析系统，所述TD系统包括至少一组采样管组，所述采样管组均包含装有VOCs吸附剂的采样管和装有IVOCs吸附剂的采样管，所述控温采样通道经由四通阀后，通过三通分别连接两个所述采样管。所述GC/MS分析系统包括与所述TD系统连接的样品传输管线、进样口、与所述进样口连通的IVOCs气相色谱柱，所述IVOCs气相色谱柱的出口端通过Dean-Switch切换系统分别连接VOCs色谱柱的进口端和去活石英毛细柱的进口端，所述VOCs色谱柱的出口端和所述去活石英毛细柱的出口端通过三通阀连接质谱检测器。所述TD系统包括两组所述采样管组，所述控温采样通道、两组所述采样管组分别通过三通的接口I端与四通阀的两个入口端连接，所述四通阀的出口端通过所述样品传输管线与所述GC/MS分析系统的进样口连接。所述三通和所述四通阀采用可控温的电磁阀，所述三通和所述四通阀的温度可控范围均为室温～350℃。所述样品传输管线采用可控温的传输管线，所述传输管线的温度可控范围为室温～300℃。所述四通阀的出口端下游处还设有分流管线。每个所述采样管的进口端与所述三通的接口II端连接，每个所述采样管的出口端通过流速控制阀与质量流量计连接后，与外界或惰性气体管线连通。同一组中的两个所述流速控制阀均连接同一个质量流量计。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的VOCs本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法，其特征在于，包括采用在线收集和检测装置进行如下步骤：/n标准样品或环境空气经过控温采样通道进入TD系统中；/n所述TD系统中的一组采样管组同时对目标物质进行吸附采样，同一组所述采样管组中包含装有VOCs吸附剂的采样管和装有IVOCs吸附剂的采样管；/n吸附采样所述目标物质后的所述采样管组，采用惰性气体脱附所述目标物质，脱附后的所述目标物质由惰性气体经由连接GC/MS分析系统的样品传输管线载入所述GC/MS分析系统中；/n在所述GC/MS分析系统中，采用Dean-Switch切换系统将IVOCs气相色谱柱先分离出的VOCs目标物质切换至VOCs色谱柱进行二次分离，得到目标物VOCs，一定时间之后，再将IVOCs气相色谱柱分离出的IVOCs目标物质切换进入去活化石英毛细柱，得到目标物IVOCs，二次分离后的所述目标物VOCs和所述目标物IVOCs，由质谱检测器进行检测分析。/n

【技术特征摘要】
1.VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法，其特征在于，包括采用在线收集和检测装置进行如下步骤：
标准样品或环境空气经过控温采样通道进入TD系统中；
所述TD系统中的一组采样管组同时对目标物质进行吸附采样，同一组所述采样管组中包含装有VOCs吸附剂的采样管和装有IVOCs吸附剂的采样管；
吸附采样所述目标物质后的所述采样管组，采用惰性气体脱附所述目标物质，脱附后的所述目标物质由惰性气体经由连接GC/MS分析系统的样品传输管线载入所述GC/MS分析系统中；
在所述GC/MS分析系统中，采用Dean-Switch切换系统将IVOCs气相色谱柱先分离出的VOCs目标物质切换至VOCs色谱柱进行二次分离，得到目标物VOCs，一定时间之后，再将IVOCs气相色谱柱分离出的IVOCs目标物质切换进入去活化石英毛细柱，得到目标物IVOCs，二次分离后的所述目标物VOCs和所述目标物IVOCs，由质谱检测器进行检测分析。


2.如权利要求1所述的VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法，其特征在于，所述TD系统中包含两组所述采样管组，一组所述采样管组同时对目标物质进行吸附采样时，对另一组所述采样管组采用惰性气体脱附所述目标物质，两组所述采样管组交替进行采样和脱附步骤。


3.如权利要求2所述的VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法，其特征在于，所述控温采样通道的温度设置在220～350℃之间；
所述采样管组对所述目标物质进行吸附采样时的采样持续时间设定在0-999min之间，吸附所述目标物质期间所述采样管的温度设置在-40～20℃之间；
所述惰性气体在150～350℃下脱附所述目标物质；
优选所述惰性气体采用高纯氦气，脱附所述目标物质时，在高纯氦气流下以1～40℃/s的速度升至300℃保持5min，然后以1～40℃/s速度升至350℃后并保持5～15min脱附所述目标物质。


4.如权利要求2所述的VOCs和IVOCs同时在线收集和检测方法，其特征在于，每组所述采样管组中的两个所述采样管通过三通连接，通过所述三通的分流实现同时采集VOCs和IVOCs；
所述控温采样通道、两组所述三通和连接GC/MS分析系统的所述样品传输管线通过四通阀连接，通过对所述四通阀的切换实现两组所述采样管组交替进行采样和脱附步骤。


5.如权利要求1所述的VOCs和IV...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英杰，黄成，景盛翱，王红丽，楼晟荣，高雅琴，
申请(专利权)人：上海市环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31