供稿:西安昱昌環(huán)境科技有限公司 副總工程師 陳喆
隨著我國對(duì)大氣污染問題的重視程度加強(qiáng),國家各部委陸續(xù)出臺(tái)了一系列嚴(yán)格的工業(yè)有機(jī)物廢氣(VOCs)治理政策法規(guī),越來越多的企業(yè)和科技人員投入到VOCs治理技術(shù)的研究工作中。
那么,我們應(yīng)該如何檢測(cè)VOCs的濃度?
常用VOCs濃度檢測(cè)儀有哪些?
如何使用和標(biāo)定VOCs濃度檢測(cè)儀?
筆者常年從事RTO設(shè)備設(shè)計(jì)制造,經(jīng)常使用VOCs濃度檢測(cè)儀,根據(jù)自己多年的經(jīng)驗(yàn),整理一些常用的VOCs濃度檢測(cè)儀介紹給大家:
目前,固定式VOCs氣體(LEL)檢測(cè)儀常采用催化燃燒式傳感器和非色散紅外傳感器。
1.催化燃燒式傳感器屬于高溫氣體傳感器,是利用催化燃燒產(chǎn)生的熱效應(yīng)原理。
可燃?xì)怏w在檢測(cè)元件載體表面和催化劑的共同作用下發(fā)生無焰燃燒,載體溫度就相應(yīng)升高,它內(nèi)部的鉑電阻阻值也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變,輸出一個(gè)與可燃?xì)怏w濃度成正比的電信號(hào),經(jīng)放大整定后顯示為VOCs濃度值。
2. 非色散紅外吸收的原理:根據(jù)朗伯比爾定律,光譜被吸收的量同該種物質(zhì)的濃度有很強(qiáng)的相關(guān)性,其分子內(nèi)部的振動(dòng)對(duì)紅外光譜產(chǎn)生吸收,利用特定譜線上的光被吸收的強(qiáng)度可以判斷出氣體的類型和濃度。
催化燃燒式的檢測(cè)儀性價(jià)比高,一般進(jìn)口品牌13000元左右,國內(nèi)品牌價(jià)格6000元左右,也是目前檢測(cè)可燃性氣體濃度的主流產(chǎn)品,分辨率1%LEL,精度±2%LEL,檢測(cè)范圍0~100%LEL,可設(shè)置限幅。
常用的催化燃燒式濃度檢測(cè)儀品牌有:美國霍尼韋爾、德國恩尼克斯、英國科爾康,這類產(chǎn)品可用于LEL熱風(fēng)系統(tǒng)的濃度檢測(cè)。
紅外吸收的檢測(cè)儀價(jià)格較高,進(jìn)口品牌18000元左右,國內(nèi)品牌9000左右,檢測(cè)范圍0~100%LEL、 0~100%Vol,分辨率1%LEL,精度±2%LEL,沒有催化燃燒傳感器達(dá)不到100%LEL限度的限制。
固定式VOCs濃度PPM檢測(cè)儀常采用光離子化檢測(cè)器(PID)。PID使用一個(gè)紫外燈(UV)光源將有機(jī)物“擊碎”成可被檢測(cè)到的正負(fù)離子,所形成的分子碎片和電子由于分別帶有正負(fù)電荷,從而在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)氣體濃度的測(cè)量。
固定式PID的進(jìn)口品牌價(jià)格18000元左右,國內(nèi)品牌7000元左右,檢測(cè)范圍0~2000ppm(可根據(jù)工藝選配),分辨率0.1ppm。常用的性價(jià)比高的品牌有:美國霍尼韋爾、德國恩尼克斯,可根據(jù)需求選用在固定位置檢測(cè)VOCs濃度。
電化學(xué)檢測(cè)器是利用被測(cè)氣體在傳感器的電信號(hào)變化發(fā)生相應(yīng)的氧化還原反應(yīng)并釋放電荷,通過外電路形成電流,電流大小與氣體濃度成正比,實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的定量測(cè)量。
含硝基、氨基等有機(jī)化合物及無機(jī)陰、陽離子等物質(zhì)可采用電化學(xué)檢測(cè)器。
而乙醇、甲醇不具有不飽和烴性質(zhì),苯、甲苯的性質(zhì)比不飽和烴的性質(zhì)穩(wěn)定,此類氣體的濃度用電化學(xué)檢測(cè)器難以檢測(cè)到。
需要注意的是,以上所有檢測(cè)儀的傳感器使用溫度為60℃以內(nèi),且氣體采樣方式為擴(kuò)散式,檢測(cè)排廢濃度時(shí)需配套使用微型真空泵和降溫銅管。
常用標(biāo)準(zhǔn)配置的光離子化檢測(cè)器PID都是使用異丁烯進(jìn)行標(biāo)定的,并且配10.6eV(電子伏特)的紫外燈。校正系數(shù)(CF)代表了用PID測(cè)量某種特定氣體的靈敏度,用異丁烯校正PID后,通過CF值可得到另一氣體的濃度。
PID不能使用TYGON采樣管,因?yàn)槭褂肨YGON吸附性較強(qiáng),從而影響PID的讀數(shù),只有特氟龍管可以和PID結(jié)合使用,它在采樣過程中不會(huì)與通過的氣體發(fā)生反應(yīng)或吸附這些氣體。
附1:混合物的校正系數(shù)(CF值)計(jì)算公式:
CFmix = 1 /(X1 /CF1 + X2 /CF2 + X3 /CF3 + ... Xi/CFi)
X是每種成分所占溶劑的百分比,CF是每種成分的CF值
附2:PID傳感器CF值(異丁烯)
VOCs氣體 | 化學(xué)式 | CF10.6eV | 爆炸下限%(V/V) | 分子量 | 燃燒熱(kJ/mol) |
丙酮 | C3H6O | 1.1 | 2.5 | 58.08 | 1788.7 |
環(huán)己酮 | C6H10O | 0.9 | 1.1 | 98.14 | 3521.3 |
乙酸乙酯 | C4H8O2 | 4.6 | 2.2 | 88.11 | 2247.9 |
乙醇 | C2H6O | 12 | 3.3 | 46.07 | 1365.5 |
丙烯酸乙酯 | C5H8O2 | 2.4 | 1.4 | 100.12 | 2739.9 |
乙酸正丙酯 | C5H10O2 | 3.5 | 2 | 102.13 | 2890.5 |
甲苯 | C7H8 | 0.5 | 1.2 | 92.14 | 3905 |
二甲苯 | C8H10 | 0.6 | 1.1 | 106.17 | 4563.3 |
丁酮 | C4H8O | 0.86 | 1.7 | 72.11 | 2441.8 |
丙酮 | C3H6O | 1.1 | 2.5 | 58.08 | 1788.7 |
異丙醇 | C3H8O | 6 | 2 | 60.06 | 1984.7 |
乙酸正丁酯 | CH3COO(CH2)3CH3 | 2.6 | 1.3 | 116.16 | 3463.5 |
正丁醇 | C4H10O | 4.7 | 1.4 | 74.12 | 2673.2 |
正丙醇 | C3H8O | 6 | 2 | 60.1 | 2017.9 |
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