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空气中VOC检测方法的现状及研究方向展望

点击次数:1678 发布时间:2016-07-14

VOC是挥发性有机化合物(Volatile Organic Comounds)的英文缩写,但是这里主要指的是对人类身体和环境造成不利影响的挥发性有机物。在常温下容易挥发的有机物主要包括苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醇、乙醇、十四碳烷、酮类等。这些化合物由于其易挥发和亲油的特性被人们广泛用于烟草、纺织、玩具、装修、汽车配件、电子电气、化妆品等行业。该物质的易挥发性质使其融入空气,造成空气污染,从而危害人体健康,下面简要分析VOC的检测方法以及未来的研发方向。 
  一、 VOC的检测方法 
  目前VOC的检测方法主要分为两类:一类是气相色谱法;另一类是的PID检测法。 
  1 气相色谱法 
  1.1原理 
  气相色谱法即利用气体作为移动相的色谱法。该技术是气相色谱仪的核心技术。气象色谱仪中有一根流通型的狭长管道,被人们称为色谱柱。选中7种样品作为参照物,利用气相色谱技术将混合挥发性有机化合物进行分离,即有机化合物随着气流的运动而运动,逐渐被吸附剂吸附或被固体液溶解,由于不同物质的吸附和溶解速度的不同而被分离。有机化合无分离后从管道流出,被检测仪检测,反射出不同的信号,再将其信号传变成电信号输出。 
  1.2空气中甲醛的检测 
  甲醛是室内常见的有害有机化合物,对人体健康造成不利影响。在酸性环境下,空气中的甲醛吸附于二硝基苯的但体形成稳定的甲醇腙,再经过二硫化碳洗脱和色谱柱分离,并利用氢焰离子化检测仪对其进行检测,根据甲醛在色谱柱中保留时间的长短和峰值的高低来判断甲醛的性质和含量。 
  气相检测法师目前检测空气中甲醛含量较为先进的检测方法。利用该技术选取顶空气相色谱法来对其进行测定,该方案的性、灵敏度和回收率都适于检测汽车空气中的甲醛含量。该方案在0.2L/min流量和20L样品的条件下,其测定范围为0.02-1.00mg/m3。 
  1.3空气中苯系物的检测 
  苯系物被世界卫生组织认定为强烈致癌物质,其挥发性和有毒性极易被人们吸收,会产生头晕、恶心等不适现象,长期接触会引起慢性中毒,导致人体神经衰弱等症状。苯系物中甲苯、二甲苯做为装修的化工原材料,使其成为室内空气检测的重点。 
  空气中的苯系物经过活性炭的吸附,将水分、氧气等杂质去除,然后经过二硫化碳提取,再通过气相色谱法将其分离,其中色谱柱为6%腈丙苯基和94%聚二甲基硅氧烷的毛细管柱,进样口温度控制在250℃,然后经过检测仪检测定性,后根据色谱峰的面积确定苯系物的含量。 
  2 PID检测法 
  PID指的是光离子检测仪,简单来说可以将其看做没有分离柱的气相色谱仪,相对于气相色谱仪而言能够得到更为的数据,特别是对PPM级有毒化合物具有较好的灵敏度和准确度,但是其选择性不大的缘故,被人们认为很难普及推广。实际上VOC常用的检测方法的选择性也并不宽广,PID检测法的优势在于它的针对性,小巧轻便,可连续测量,其可以为检测者提供实时数据,该检测仪还具有记录功能,可以对相关数据进行回放,便于检测者对其动态数据进行分析。PID检测是目前较为先进的挥发性有机化合物检测法,其检测达到0.1ppm分辨率,测量0-1000ppm的有机物质,PID测量技术为预防长期中毒提供可能,也是应急事故处理的佳测量仪。 
  二、 空气中VOC检测方法的发展方向 
  空气中VOC传统的检测方法都有着自身的优缺点,未来检测法必然走向多元化的发展方向,提高数据的度和灵敏度。将电子技术、计算机技术与检测技术相结合,共同促进VOC检测法的进步。 
  1. 远红外便携光谱技术 
  结合现代分子运动与量子力学理论的研发成果,各个分子和原子被分成不同的能级,其释放的能量各不相同,对光谱的吸收特征也各不相同,从而判断空气中是否具有VOC成分,但是其检测原理由于受到光源的限制,传统的激光器输出的波长在紫外线的波长范围内,而这一波段中的有机化合物吸收的光谱有部分重叠的部分,因此需要针对多个色谱峰的面值进行计算。根据根据各个有机化合物的色谱峰特征的观察,可以发现大多数的色谱特征都体现在远红外波段内,利用这一特征,科学家致力于研发远红外波的激光器,从而增加气相色谱法的灵敏度和度。将远红外波激光器与二次谐波锁的探测技术相结合实现提升有机化合物检测的灵敏度。 
  2. 高场不对称波形离子迁移谱技术 
  波形离子迁移谱技术具有检测速度快、灵敏度高、微型化的优势,在各个领域内被广泛应用前景。该技术的原理是利用离子在高电场中迁移率的非线性变化将离子进行分离,即因为离子的质量和截面积的不同使其在高电场中的迁移率的不同,在电场条件保持一致的前提下,不同的离子有不同的运行轨迹,从而实现离子的分离。该技术与微电子机械系统相结合,实现对VOC检测的速率、分辨率和灵敏度等的提升。 
  3. 薄膜光波导技术 
  薄膜光波导技术具有高灵敏度、高度、简易操作、携带方便的优势,适用于需要快速检测的应急事故现场使用。光波导气敏传感元件是以光波导技术为核心的先进技术,该元件能够率的检测出挥发性有机化合物的气体。例如SnO2薄膜与玻璃光波导相组合有效检测空气中二甲苯的含量。 
  4. 激光光谱技术 
  激光光谱技术使用激光激发某类物质,物质被激发后会释放出其它的波段,再用光谱仪检测器光谱,从而判定其物质的性质与含量,该技术具有密度高、高亮度、方向性强和单色性强等优势。该技术推动气相色谱技术的灵敏度和分辨率得到很大的提升,例如荧光光谱、拉曼光谱等。 
  结束语 
  综上所述,目前空气中VOC检测法都具有自身的优缺点,根据自身技术的特点运用在不同的领域,但是该检测技术的应用存在一定的不足之处。针对未来VOC检测技术没有具体的发展方向,而是根据目前检测技术的现状与当下先进的科学与其它现代技术相结合,促进其检测技术的多元化,实现VOC检测技术的检测速率、灵敏度和度的提升,从而推动我国VOC检测技术的进一步发展。 

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