本發(fā)明涉及一種具有自動(dòng)標(biāo)定功能的揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)不同體積樣品進(jìn)行自動(dòng)定量采樣進(jìn)樣的裝置、預(yù)濃縮裝置及分析裝置和方法。

背景技術(shù)：

環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物分析通常用氣相色譜法和色譜質(zhì)譜法進(jìn)行分析，由于環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的濃度比較低，達(dá)不到分析儀的檢出限，因此需要對(duì)環(huán)境空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行預(yù)濃縮，然后進(jìn)行快速熱脫附，用色譜或質(zhì)譜進(jìn)行分析，空氣中揮發(fā)性有機(jī)物濃縮的方法有吸附管吸附濃縮和低溫空管冷凍濃縮，采集樣品體積一般為300mL～1000mL。

氣相色譜法和色譜質(zhì)譜法測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)物都是間接測(cè)定法，揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)入分析系統(tǒng)后，檢測(cè)器通過化學(xué)變化將揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可以測(cè)量的電信號(hào)，電信號(hào)的大小與揮發(fā)性有機(jī)物的濃度成正比，通過測(cè)量電信號(hào)可以測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)物的濃度。但是，不同有機(jī)物在相同分析條件下具有不同的響應(yīng)信號(hào)，同一種有機(jī)物在不同分析儀也有不同的響應(yīng)信號(hào)，因此就需要用有機(jī)物的標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)分析系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，即確定分析系統(tǒng)的電信號(hào)與樣品濃度(或質(zhì)量)的線性關(guān)系，以便通過測(cè)量電信號(hào)來確定樣品的濃度(或質(zhì)量)，從而對(duì)樣品進(jìn)行定量分析。目前環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定方法主要有稀釋儀標(biāo)定和采樣罐配氣標(biāo)定，兩種方法都需要把ppm級(jí)濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體稀釋稱ppb級(jí)濃度的系列標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)分析系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定程序復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。

本發(fā)明涉及一種具有直接自動(dòng)標(biāo)定功能的揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括一種不同體積定量環(huán)采樣進(jìn)樣裝置、氣體揮發(fā)性有機(jī)物預(yù)濃縮儀和氣相色譜儀。本發(fā)明可以直接用預(yù)濃縮儀采集ppm級(jí)濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)分析系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，簡(jiǎn)化了稀釋程序，準(zhǔn)確性更高，費(fèi)用大大降低，而且可以實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)標(biāo)定。定量環(huán)采樣進(jìn)樣裝置不但可以用于自動(dòng)標(biāo)定分析系統(tǒng)，也可以用于高濃度樣品的采樣和進(jìn)樣。目前商品揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)儀的監(jiān)測(cè)上限為300ppb，本發(fā)明通過采集不同體積(如0.25mL～1000mL)樣品氣體，可以監(jiān)測(cè)氣體中0.05ppb～50ppm濃度范圍的揮發(fā)性有機(jī)物，極大地?cái)U(kuò)大了監(jiān)測(cè)范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)定及采樣進(jìn)樣中存在的問題，提供一種具有不同體積的采樣及進(jìn)樣裝置，該裝置可以采集小于1mL～1L范圍的樣氣，采集不同體積的標(biāo)氣可以用于分析系統(tǒng)的標(biāo)定，采集不同體積的樣品氣體可以用于測(cè)定0.05ppb～50ppm濃度的樣品。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種不同體積定量環(huán)采樣進(jìn)樣裝置，一種帶熱脫附濃縮儀的氣相色譜分析儀。一種不同體積定量環(huán)采樣進(jìn)樣裝置，包括：依次相連的進(jìn)氣裝置、六位閥采樣進(jìn)樣裝置、多位閥定量環(huán)采樣裝置，其中：

所述進(jìn)氣裝置包括：兩通電磁閥、流量計(jì)和采樣泵，兩通電磁閥的切換用于選擇采集標(biāo)準(zhǔn)氣體或者樣品氣體。

所述六位閥采樣進(jìn)樣裝置，包括一個(gè)六通閥，通過管路分別與進(jìn)氣裝置、多位閥定量環(huán)進(jìn)樣裝置和分析系統(tǒng)連接，六位閥的切換用于選擇多位閥定量環(huán)采樣程序和定量環(huán)進(jìn)樣程序。

所述多位閥進(jìn)樣裝置，包括一個(gè)多位閥，多位閥上依次安裝系列不同體積的定量環(huán)，多位閥通過氣路與六通閥連接。

一種帶熱脫附預(yù)濃縮儀的氣相色譜分析儀，預(yù)濃縮儀包括，六通閥、吸附管和采樣裝置，六通閥分別與載氣瓶、定量環(huán)采樣進(jìn)樣裝置和樣品采集裝置連接。吸附管為內(nèi)徑1.5～2.0mm的玻璃管(或石英管)，吸附管上纏繞加熱絲，加熱升溫速率可達(dá)到30℃/秒。采樣裝置包括一個(gè)三通電磁閥、采樣泵、一個(gè)質(zhì)量流量控制器和采樣頭。三通電磁閥用于選擇定量環(huán)進(jìn)樣和環(huán)境空氣進(jìn)樣。

一種帶熱脫附濃縮儀的氣相色譜分析儀，氣相色譜儀帶FID檢測(cè)器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用上述的一種具有直接自動(dòng)標(biāo)定功能的揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，包括：

預(yù)濃縮儀采樣，環(huán)境空氣用采樣泵采集通過吸附管捕集濃縮，采樣體積通過質(zhì)量流量控制器的標(biāo)況采樣流量和采樣時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。

預(yù)濃縮儀熱脫附進(jìn)樣，快速加熱吸附管到250℃(溫度視吸附劑種類)熱脫附VOCs，用載氣吹掃吸附管將VOCs吹掃進(jìn)入色譜儀進(jìn)行定性定量分析。

定量環(huán)采集標(biāo)氣，兩通閥切換，選擇采集標(biāo)氣，六通閥處于采集狀態(tài)，采集標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)入相關(guān)定量環(huán)后放空，定量環(huán)完成標(biāo)準(zhǔn)氣體采集程序。

定量環(huán)標(biāo)氣進(jìn)樣，六通閥切換處于進(jìn)樣狀態(tài)，用一定體積的載氣通過六通閥進(jìn)入多位閥將定量環(huán)中的標(biāo)氣吹出，再通過六通閥進(jìn)入分析系統(tǒng)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行定量分析。通過多位閥的氣路切換，完成不同體積定量環(huán)的采樣和進(jìn)樣程序。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備，不同定量環(huán)采集標(biāo)準(zhǔn)氣體體積不同，用相同體積的載氣將定量環(huán)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)氣體吹掃進(jìn)入分析系統(tǒng)，將定量環(huán)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度轉(zhuǎn)化成吹掃載氣體積下的濃度，制備標(biāo)準(zhǔn)曲線，完成分析系統(tǒng)的標(biāo)定。

高濃度樣品的采樣進(jìn)樣，如果樣品濃度很高，可以不用稀釋，直接用定量環(huán)采樣進(jìn)樣裝置采集樣品直接測(cè)定。

本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：(1)用不同體積系列定量環(huán)直接采集ppm濃度標(biāo)氣，用固定體積的載氣吹掃定量環(huán)內(nèi)標(biāo)氣進(jìn)入分析系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，程序簡(jiǎn)單。(2)定量環(huán)內(nèi)ppm級(jí)濃度的標(biāo)氣用固定體積載氣吹掃進(jìn)入分析系統(tǒng)過程中，同時(shí)完成ppm濃度標(biāo)氣的稀釋程序，不需要專用稀釋儀，提高了準(zhǔn)確度，費(fèi)用大大降低。(3)定量環(huán)采樣進(jìn)樣裝置標(biāo)定分析儀可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定。(4)定量環(huán)采樣進(jìn)樣裝置可以用于分析系統(tǒng)的標(biāo)定，采集高濃度樣品氣體則可以用于高濃度樣品的測(cè)試，將300ppb的檢測(cè)上限擴(kuò)大到50ppm。

附圖說明

圖1.是一種自動(dòng)標(biāo)定的VOCs在線監(jiān)測(cè)方法流程圖。

圖2是.吸附管采集環(huán)境空氣示意圖。

圖3是吸附管熱脫附進(jìn)樣示意圖。

圖4是定量環(huán)采樣示意圖。

圖5是定量環(huán)進(jìn)樣示意圖.

具體實(shí)施方法

氣體預(yù)濃縮儀采樣：環(huán)境空氣1用采樣泵采集進(jìn)入六位閥的端口5/6后，通過吸附管進(jìn)入六位閥1的端口3/4，通過質(zhì)量流量控制器后放空，完成樣氣的采樣。采樣體積通過標(biāo)況采樣流量和采樣時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。

吸附管熱脫附VOCs測(cè)定：快速加熱吸附管到250℃(溫度視吸附劑種類)熱脫附VOCs，用載氣(氮?dú)馄?吹掃吸附管，將VOCs吹掃進(jìn)入色譜儀，氣相色譜儀同步啟動(dòng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)、進(jìn)行定性定量分析。

定量環(huán)采樣：標(biāo)氣通過六位閥2的端口1和6進(jìn)入多位閥的公共入口充滿定量環(huán)1后，從公共出口進(jìn)入到六位閥2的端口3和4，通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)放空，表示定量環(huán)已經(jīng)被標(biāo)氣充滿，完成定量環(huán)采樣程序。

定量環(huán)進(jìn)樣：六位閥2切換，用氮?dú)馔ㄟ^六位閥2的端口5/6進(jìn)入多位閥公共入口，將定量環(huán)1內(nèi)的標(biāo)氣吹掃出來，通過多位閥公共出口和六位閥2端口3/4及六位閥1端口5/6，進(jìn)入吸附管VOCs被捕集濃縮，完成定量環(huán)標(biāo)氣進(jìn)樣程序。

標(biāo)準(zhǔn)氣體定性定量分析：同環(huán)境空氣吸附管熱脫附程序相同，快速加熱吸附管，六位閥1切換，載氣通過六位閥1的端口2/3，反吹吸附管將熱脫附的VOCs通過六位閥1的端口6/1帶入分析儀進(jìn)行定性定量測(cè)定。依次完成定量環(huán)2～定量環(huán)6的采樣進(jìn)樣分析程序，完成對(duì)分析系統(tǒng)的標(biāo)定。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備：吸附管捕集的VOCs的單位是質(zhì)量單位而不是濃度單位，因此標(biāo)準(zhǔn)曲線中的單位也是質(zhì)量。但是，在一定條件下，可以把質(zhì)量單位轉(zhuǎn)換成濃度單位。0.5mL定量環(huán)內(nèi)1mg/L濃度的苯的質(zhì)量是0.5μg，500mL濃度為0.001mg/L濃度的苯的質(zhì)量也是0.5μg，因此用500mL氮?dú)鈱?.5mL定量環(huán)內(nèi)1mg/L濃度的苯吹掃通過吸附管，與吸附管采集500mL濃度為0.001mg/L濃度的苯是一樣的，苯的質(zhì)量都是0.5μg。用500mL的載氣將0.5mL～10mL不同體積定量環(huán)內(nèi)1mg/L的標(biāo)氣吹掃帶入吸附管，就相當(dāng)于用吸附管采集了500mL濃度為0.001～mg/L 0.020mg/L的系列苯的標(biāo)準(zhǔn)氣體，從而完成分析系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備。改變吹掃載氣的條件，就可以改變分析系統(tǒng)的檢出限和測(cè)試范圍。

高濃度樣品氣體的采樣進(jìn)樣：預(yù)濃縮儀采集環(huán)境空氣樣品1是通過質(zhì)量流量控制器控制流量和時(shí)間來計(jì)算采樣體積的，采集環(huán)境空氣體積一般為300～1000mL，濃度為0.05～300ppb。如果樣品濃度達(dá)到ppm級(jí)時(shí)，就需要對(duì)采集的樣品進(jìn)行稀釋后再進(jìn)行測(cè)定，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難以實(shí)施稀釋程序。定量環(huán)采樣進(jìn)樣儀不用稀釋，可以直接采樣進(jìn)樣高濃度樣氣2，簡(jiǎn)化了分析程序，提高了分析的準(zhǔn)確度。