PF—300便攜式非甲烷總烴測試儀的現(xiàn)場監(jiān)測應(yīng)用

摘要：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室氣相色譜法測試非甲烷總烴的方法通常存在樣品衰減、測試時(shí)效性以及數(shù)據(jù)代表性的問題。為此，本文針對傳統(tǒng)分析方法的不足，研究使用PF-300便攜式非甲烷總烴監(jiān)測儀，并與在線設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備做了監(jiān)測比對。結(jié)果表明，便攜式監(jiān)測儀能夠迅速準(zhǔn)確的提供具有實(shí)時(shí)監(jiān)控效果的數(shù)據(jù)，其適用于在線設(shè)備的驗(yàn)收和比對。

關(guān)鍵詞：非甲烷總烴；便攜式；PF-300；在線

中圖分類號：X851 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0110-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.064

Abstract： The traditional method of gas chromatographic testing of non-methane total hydrocarbons in traditional laboratory has the problems of sample attenuation， test timeliness and data representativeness. In response to the shortcomings of the traditional analytical methods， the study used the PF-300 portable non-methane hydrocarbon monitor to monitor and compare with online equipment and laboratory equipment. The results show that the portable monitor can quickly provide accurate and real-time monitoring of the data for online equipment acceptance and comparison.

Keywords： Non-methane total hydrocarbons； Portable； PF-300； Online

VOCs是揮發(fā)性有機(jī)化合物（volatile organic compounds）的英文縮寫，對大氣及人類造成的危害主要有三個(gè)方面：（1）部分揮發(fā)性有機(jī)化合物具有有毒性和致癌性。（2）在光照條件下會與氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧，導(dǎo)致光化學(xué)煙霧事件的發(fā)生。（3）參與大氣中二次氣溶膠的形成。目前大氣環(huán)境經(jīng)常呈現(xiàn)的霧霾、臭氧和酸雨等污染現(xiàn)象，VOCs是一個(gè)極其重要的助推劑[1]。非甲烷總烴是《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》控制指標(biāo)之一，在一定程度上可以簡單、直觀地表述大氣中VOCs污染的總體狀況 [2]，也有研究表明固定污染區(qū)域NMHC的有效碳質(zhì)量濃度與各VOC組分有效碳質(zhì)量濃度可建立定量關(guān)系[3]，因此把對污染源廢氣中非甲烷總烴的監(jiān)控作為VOCs監(jiān)控的第一步也是重要的一步。

1 便攜式非甲烷總烴測試儀PF-300

1.1 傳統(tǒng)GC-FID方法的不足

目前我國對固定污染源廢氣非甲烷總烴的監(jiān)測，采用HJ/T 38-1999《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定-氣相色譜法》的標(biāo)準(zhǔn)。此方法盡管定性與定量較為準(zhǔn)確，測試靈敏度較高，但仍舊存在三方面不足：（1）經(jīng)過針筒或氣袋采集的樣品，送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析所得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生明顯的衰減，因?yàn)楝F(xiàn)場加熱120℃采集的樣品，在運(yùn)輸途中的由于急速冷卻樣品容易吸附衰減，從而降低濃度[4]。（2）現(xiàn)場采集的樣品經(jīng)過運(yùn)輸后回到實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過交接手續(xù)，實(shí)際測得數(shù)據(jù)一般已經(jīng)距離采樣時(shí)間4小時(shí)以上，不能對現(xiàn)場廢氣排放做到實(shí)時(shí)監(jiān)測。更有研究表明樣品保存時(shí)間超過12小時(shí)以上衰減可達(dá)到47%以上[5]。（3）氣袋采集樣品屬于瞬時(shí)采樣，所獲得的數(shù)據(jù)僅是采集的是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的濃度，但是固定污染源廢氣排放的工況是連續(xù)且在實(shí)時(shí)變化的，多個(gè)但不連續(xù)的樣品并不能代表完整的實(shí)際工況。

1.2 便攜式非甲烷總烴測試儀器PF-300

為了實(shí)現(xiàn)對污染源廢氣有效的監(jiān)控和管理，在線監(jiān)測手段即將成為發(fā)展趨勢，目前中國許多一線城市均已經(jīng)明確規(guī)定了固定源廢氣揮發(fā)性有機(jī)物的在線監(jiān)測要求。如何既要保證在線監(jiān)測設(shè)備的準(zhǔn)確性，對在線方法進(jìn)行有效、準(zhǔn)確比對、驗(yàn)收，又要能及時(shí)準(zhǔn)確地現(xiàn)場反映問題，全新的便攜式監(jiān)測方法迫在眉睫。

Pollution公司的PF-300便攜式非甲烷總烴測試儀利用FID檢測器進(jìn)行總烴的測量，通過高溫催化原理對甲烷進(jìn)行分離測定甲烷值。儀器全程可加熱至180℃，保證整個(gè)氣路無冷凝點(diǎn)的產(chǎn)生，防止水分和低溫吸附造成的樣品損耗[6]，并配備3級以上顆粒物過濾，最短時(shí)間15秒測試一個(gè)樣品數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算并保存。

2 PF-300的現(xiàn)場監(jiān)測應(yīng)用

2.1 方案

選擇化工行業(yè)和噴涂行業(yè)的固定源排口，運(yùn)用在線設(shè)備、便攜式監(jiān)測儀、實(shí)驗(yàn)室分析三種方法，設(shè)定定時(shí)采樣和完整工藝全程采樣，對數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。

2.2 定時(shí)采樣

選擇上海市閔行區(qū)吳涇工業(yè)區(qū)中某化工企業(yè)的苯酐車間固定源，該工藝生產(chǎn)較穩(wěn)定，運(yùn)用Horiba在線設(shè)備、POLLUTION便攜式監(jiān)測儀和氣袋采樣帶回實(shí)驗(yàn)室分析三種方法，于2小時(shí)內(nèi)相同時(shí)段分別采集8個(gè)樣品并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

圖1所示，便攜式監(jiān)測儀和在線設(shè)備的數(shù)據(jù)具有很好的匹配性，誤差在5% 之內(nèi)，而實(shí)驗(yàn)室分析的數(shù)據(jù)已經(jīng)明顯衰減，其衰減幅度在20%-25%左右。但三者的總體趨勢具有良好的一致性。

2.3 完整工藝采樣

選擇上海市閔行區(qū)顓橋鎮(zhèn)某鋼琴企業(yè)的噴漆房，噴漆廢氣主要產(chǎn)生于噴涂工藝和烘干工藝，是間歇性的排放過程。首先我們選擇PF-300監(jiān)測儀完整工藝全程采樣的監(jiān)測分析，由于該企業(yè)不具備在線設(shè)備，選擇傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分析進(jìn)行比對，整個(gè)工藝耗時(shí)30分鐘，PF-300每分鐘采集一個(gè)樣品，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分析方法由于耗材成本、儀器清洗耗時(shí)和采樣標(biāo)準(zhǔn)等限制，等時(shí)間采集6個(gè)樣品。

圖2所示，PF-300每分鐘一組監(jiān)測數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確捕捉到整個(gè)工藝的三個(gè)峰值現(xiàn)象，其峰值出現(xiàn)時(shí)間分別在9：16、9：28和9：35，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分析的現(xiàn)場等時(shí)分布采樣雖采集多個(gè)樣品，卻只捕捉到了9：25時(shí)間段附近的峰值濃度，錯(cuò)過了前后兩次的峰值濃度。實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)分析的數(shù)據(jù)明顯衰減，低于現(xiàn)場監(jiān)測濃度。

3 結(jié)語

PF-300與實(shí)驗(yàn)室方法具有相同測試原理，并且保證全程氣路無冷凝點(diǎn)，并配備過濾裝置，具有良好的現(xiàn)場適應(yīng)性。PF-300便攜式非甲烷總烴測試儀與在線設(shè)備的現(xiàn)場數(shù)據(jù)具有很好的匹配性，誤差范圍相當(dāng)小，能勝任在線設(shè)備的驗(yàn)收和比對任務(wù)。同時(shí)PF-300、在線AP370和實(shí)驗(yàn)室7890A三種方法比對的測試數(shù)據(jù)趨勢性保持一致，充分證明了PF-300在現(xiàn)場測試時(shí)數(shù)據(jù)的可靠。PF-300最快頻率15s可以測試一組數(shù)據(jù)并保存，高頻率的連續(xù)監(jiān)測可以準(zhǔn)確掌握完整工藝的濃度分布趨勢，是便攜式PF-300監(jiān)測儀的一大優(yōu)點(diǎn)。

HJ/T38-1999即將頒布更新版本，實(shí)驗(yàn)室分析仍將作為經(jīng)典的分析、判斷依據(jù)。從此次比對實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場樣品采集后送回實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)了明顯的濃度衰減，那么作為現(xiàn)場監(jiān)測的技術(shù)人員就需要注意，非甲烷總烴的采集和分析的最佳方式是玻璃材質(zhì)器具或PVF氣袋進(jìn)行樣品采集，全程避光，第一時(shí)間實(shí)驗(yàn)室分析，這樣才能使樣品衰減降到最低。

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收稿日期：2018-01-23

作者簡介：吳海（1982-），男，本科，中級技術(shù)，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測。