固定污染源VOCs在線監測技術及其應用研究

摘要：從實際出發，詳細概括了固定污染源揮發性有機物（Volatile"Organic"Compounds，"VOCs）在線監測技術，包括膜萃取氣相色譜方法、可調諧二極管激光吸收光譜方法、全程高溫伴熱采樣方法、氣象色譜-氫火焰離子化檢測法、稀釋采樣方法，并介紹了該在線監測技術的應用要點，以進一步提高固定污染源VOCs在線監測技術的運用效果，最大程度上發揮其運用價值與優勢，為相關領域發展助力。

關鍵詞：固定污染源""VOCs在線監測技術""應用要點""污染源

Research"on"Online"Monitoring"Technology"and"Application"of"VOCs"from"Fixed"Pollution"Sources

WANG"Lifeng

Chifeng"Ecological"Environment"Monitoring"Center，"Chifeng，"Inner"Mongolia"Autonomous"Region，nbsp;024000"China

Abstract："From"the"actual"point"of"view，"this"article"provides"a"detailed"summary"of"the"online"monitoring"technology"of"Volatile"Organic"Compounds（VOCs）"from"fixed"pollution"sources，"including"membrane"extraction"gas"chromatography，"tunable"diode"laser"absorption"spectroscopy，"full"process"high-temperature"heat"tracing"sampling，"gas"chromatography"hydrogen"flame"ionization"detection，"and"dilution"sampling"methods."And"the"application"points"of"this"online"monitoring"technology"were"introduced"to"further"improve"the"application"effect"of"VOCs"online"monitoring"technology"for"fixed"pollution"sources，"maximize"its"application"value"and"advantages，"and"assist"in"the"development"of"related"fields.

Key"Words："Fixed"pollution"sources;"VOCs"online"monitoring"technology;"Application"points;"Pollution"source

現如今，在現代化社會發展環境中，基于不同行業之間區別，我國揮發性有機物（Volatile"Organic"Compounds，"VOCs）監測工作效果不夠理想，特別是在標準、監測方法與數據等方面存在不一致問題。目前，有關固定污染源VOCs在線監測技術及應用研究，已經提出與VOCs有關監測技術導則，但是普遍都是采用吸附監測方法，導致監測目標化合物十分單一，只是對鹵代烴與芳香烴化合物進行監測。也就是說，這一監測工作受到了限制。而在控制技術方面，企業監測儀器更新不及時，技術研發能力與服務能力均不高，嚴重阻礙固定污染源VOCs在線監測技術的進步。所以，本文重點對固定污染源VOCs在線監測技術進行分析，研究該項技術的具體應用要點。

1"固定污染源VOCs在線監測技術

1.1"膜萃取氣相色譜方法

在現代科學技術不斷發展與研發背景下，我國監測技術也得到了一定創新，促使膜萃取氣相色譜方法得到廣泛使用，特別是在VOCs在線監測領域中，更是得到良好運用。從該項監測技術應用原理上來看，對空纖維中惰性物質進行準確計算，并分析VOCs氣體在反應之后產生的含量，以此實時監測VOCs含量。通過相關調查與研究表明，在膜萃取氣相色譜監測技術使用之后，可以對一些有機物揮發性樣品進行詳細分析，同時也可以消除樣品中VOCs揮發損失量，進而保證對樣品進行靈敏度與準確性的監測效果。該種監測方式操作起來十分簡單方便。另外，在科學使用該項監測技術以后，可以對達到標準級的污染源進行檢測，其精度非常高，并且線性曲線良好。

1.2"可調諧二極管激光吸收光譜方法

可調諧二極管激光吸收光譜法在固定污染源VOCs在線監測環節中發揮重要作用，這一監測方式十分常見。目前，隨著國家環境監測技術的快速發展，可調諧二極管激光吸收光譜法得到了高效運用，其運用靈敏性、實時性與動態化效果非常好，當前經常被人們運用到大氣污染監測過程中，監測任務結束以后，監測范圍可以達到標準級別，進而對大氣中污染物氣體進行有效監測。但是，在部分波段中，可調諧二極管激光吸收光譜的調諧范圍一般是在1～3"nm之間，加上控制系統比較復雜與繁瑣，使用成本很高，不利于良好經濟效益的獲取。因此，可調諧二極管激光吸收光譜技術存在的問題是無法對一些危害性多的VOCs氣體進行監測，一般只能在氮氣、二氧化碳與氧氣等物質中進行在線監測，通常這些物質屬于低分子。由此可見，可調諧二極管激光吸收光譜技術在使用期間，需要解決存在的問題，方可進行廣泛推廣和使用。

1.3"全程高溫伴熱采樣方法

全程高溫伴熱采樣方法更加適合用在固定污染源VOCs排放組分復雜領域中，如石化企業。展開全程高溫伴熱作業，可以防止樣氣出現冷凝狀態，降低高沸點情況下VOCs物質的排放損失量。然而，使用這種采樣方法時，要嚴格控制整個加熱過程的溫度，最好保持在120～180"℃之間，此時，要利用傳輸管線、采樣泵與分析儀器內部管線等設施，防止水蒸氣冷卻，以此提高監測數據精準度。另外，在這一系統中，其構成部件有高溫過濾裝置、氣體吸取動力裝置與高溫采樣探頭等。

1.4"氣象色譜-氫火焰離子化檢測法

從氣象色譜-氫火焰離子化檢測方式的運用過程來看，其是在有機物氫火焰反應下，讓化學電離轉變為離子流，并對離子流強度展開精準測量。現如今，這種檢測技術是固定污染源VOCs的主要監測方式方法。在氣相色譜儀中，引入自動進樣設施，借助閥頭兩位十通隔膜閥，讓樣品進入到壓力平衡狀態，并且滲透到色譜柱中，從而達到分離目的。在檢測最后環節，需要利用高靈敏度的檢測器，也就是火焰離子化檢測儀，對其進行科學檢測，以此獲得準確的檢測結果[1]。

1.5"稀釋采樣方法

在電子領域中，我國固定污染物VOCs的排放濃度很高。在此期間，根據廢棄排放特征，對樣本采集技術進行針對性與合理性選用。因此，在運用稀釋采樣技術過程中，主要是借助干態零氣進行樣品的稀釋，通過稀釋，降低了VOCs濃度，消除了高濃度樣品對分析儀量程帶來的不利影響，并且在降低樣品水分測量結果方面也帶來很大的有利影響，促使測量數據更加真實與準確。在這一系統中，技術人員使用計算機系統對樣品稀釋比例進行嚴格控制與計算，通常按照50：1～200：1的比例進行操作，并且在分析儀靈敏度上具有嚴格的標準。

2"固定污染源VOCs在線監測技術的應用要點

• "固定污染源VOCs在線監測系統的組成與原理

在環保監測和治理等技術研發環節中，企業積極展開GCV-OMA100型污染源VOCs在線監測系統的升級與改造活動，把工作重心放在對VOCs監測、數據采集與煙氣參數處理等系統上。在這一環節中，會涉及環保行政部門與服務中心等工作體系，同時會利用反吹氣路、采樣探頭與廢棄排放等裝置。

對于VOCs監測子系統而言，可以使用國際上認定的氣象色譜和氫火焰離子化監測與分析技術。當廢氣進入到VOCs監測子系統中后，此時廢氣具有揮發性，將有機物滲透到供氣系統中，之后進入到氣相色譜儀。此時，借助火焰離子化檢測器，可以看到有機物產生氫火焰燃燒反應，最終以裂解狀態呈現，生成的物質和有機物濃度具有正比關系，也就是微電流信號，從而可以得到VOCs含量[2]。

針對煙氣參數這一子系統，一般使用溫壓流一體機和濕度儀進行配合，對煙氣溫度、濕度與流量等參數進行檢測，同時把獲得的數據信息及時上傳到數據采集傳輸系統中，為后續的深入處理提供重要的數據支撐。

在數據采集與傳輸子系統中，該系統數據采集與傳輸功能非常完善，可以把收集到的參數信息順利導入到客戶端，也就是分布式控制系統與環保等平臺。另外，在該系統支持下，也可以形成4～20"mA與modbus等傳輸協議，將在線監測技術的作用最大化呈現出來。

• "固定污染源VOCs在線監測技術問題

在新時期市場發展環境中，VOCs在線監測系統運用了多種正壓進樣技術。在高溫泵設施引入后，對煙氣進行直接抽取，采用全程高溫伴熱的方式，將其輸送到色譜儀中，并且展開全面檢測與分析。但是，該種檢測方式具有很多缺陷之處。例如：在取樣過程中，取樣泵一直處于高溫狀態，經常會發生取樣泵電機線圈損壞或泵膜片腐蝕等現象，容易造成泵電機疲勞等問題出現，很大程度上縮短了取樣泵的使用年限。取樣泵一旦出現故障，需要進行更換，并且更換次數比較多，這會增加整體運行費用，無法獲得最佳經濟效益。同時，如果取樣泵和廢氣進行直接接觸，泵閥中材質會對VOCs產生很大的吸附效應，導致監測結果不準確和不真實[3]。另外，對色譜儀展開平衡性分析，觀察到采樣泵停止作業，讓氣體樣品停留在采樣管線中。但是，之后的進樣過程產生較多時間成本，通過將原來管路氣體進行更換，也就降低了測量工作的時效性，影響到測量效率。

• "固定污染源VOCs在線監測系統的應用實例

GCV-PMA100型固定污染源VOCs在線監測系統在很多行業中被使用，如化工、農藥與橡膠等領域，當前使用效果良好，具有良好社會發展狀態。

噴涂車間廢氣來源主要是涂料與溶劑中VOCs的揮發物質，如苯系物與非甲烷總烴等。例如，在某玻璃鋼公司中，該項在線監測系統使用了2年上下，加上故障發生次數不多，不需要對其進行多項目的維護，即便是進行維護，操作也十分簡單方便。所以，在國家與行業標準約束下，其驗收要求要更高些，需要展開系統現場驗收，并且和第三方取樣實驗室進行合作，對檢測結果進行分析與比對，確保兩項檢測差異在3%以下。另外，對于設備使用性能指標檢測，在零點漂移項目中，實際測量指標值是0.01%F?S/24"h，然而指標要求值為正負5%F?S/24"h。

• "固定污染源VOCs在線監測系統的實驗過程

實驗儀器和試劑的分析過程，會利用到VOCs在線監測系統，采用在線色譜分析儀的方式，也就是BF-2000VOCs，同時運用3組分標準混合設備與動態配氣儀，以及6組分標準混合氣，如甲苯、氮氣平衡氣與間二甲苯等，為后續實驗操作奠定良好基礎。[4]

具體實驗過程，待VOCs在線監測系統保持穩定運行狀態以后，運用氣體配氣儀對標準氣體與高純氮氣進行稀釋。當處于標準稀釋比例時，就可以對進樣物質進行整體性分析。主要實驗操作步驟如下：配備試劑氣體；利用氣體配氣儀裝置，獲得對應配圖；對數據進行檢測；分析數據。從整個檢測環節來看，要根據國家最新提出的有關科學技術與指標，展開實驗操作，進一步驗證該次實驗過程是否科學與可行。

實驗結果的分析，需繪制出工作曲線。調試好系統后，運用外標方法對目標氣體濃度進行標定。此時，運用高濃度氮氣吹掃色譜分析儀，加上已知標準濃度氣體校準標定系統，將氣體濃度設置為20%、40%[5]。接下來，對不同濃度進行3次的測量，按照順序，獲得對應測量結果。與此同時，把峰面積與相應濃度當作橫縱坐標值，進而為標準工作曲線的繪制工作做好充分準備，獲得回歸方程與有關系數值。

結果表明，固定污染源中總烴與甲烷會在2"min內會依次分離。獲得VOCs系數后，進行深入分析與研究，進一步證明了該系數范圍在0.999"3～0.999"9之間，其線性度很好。由此可見，VOCs在線系統在固定污染源監測過程中發揮了至關重要的作用，非常值得相關人員持續探索。

3"結語

綜上，在對VOCs進行治理與監測過程中，在線監測技術的使用處于剛開始發展階段。在現代社會持續發展與進步背景下，基于國家政策與法律法規的推動，讓VOCs在線監測技術獲得快速發展，以此成為行業發展的主要方向，如GC-FID（氣象色譜-火焰離子化檢測器法）監測方法的運用，發揮該項監測技術高靈敏度等優勢，在國內進行經常使用，確保VOCs在線監測系統運行更具有時效性與準確性特點。

參考文獻

[1]"韓少強，馬楠，張昊，等.固定污染源揮發性有機物在線監控系統現狀及發展探討[J].山東化工，2022，51（14）：201-202，206.

[2]"張玲玲，賈文杰，江衛華，等.固定污染源VOC_S在線監測技術規范體系現狀及發展探[J].環境保護科學，2021，47（4）：58-61，75.

[3]"許磊，馬光軍，鄧猛.南京市固定污染源非甲烷總烴在線監測現狀與管理對策研究[J]."中國資源綜合利用，2022，40（11）：119-123.

[4]"謝博宇.固定污染源GC-FID法VOC在線監測系統研制及性能研究[D].石家莊：河北科技大學，2022.

[5]"張烈，姜德濤，陳淼，等.固定污染源揮發性有機物VOCs在線監測系統關鍵技術研發[J].儀器儀表與分析監測，2021（3）：4-10.