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非甲烷总烃的测定方法和实践(上)
  • 发布日期:2019-10-14      浏览次数:76
    • 前言

      非甲烷总烃的测定方法和实践 分为上下两部分:上篇介绍基本概念和市面常见仪器配置方案;下篇介绍非甲烷总烃的测定过程和分析过程中的常见问题。本文为上篇

       

      一 非甲烷总烃介绍

      1.1 非甲烷总烃

      大气有机污染物种类和组成繁杂,常见的化合物种类有烃类( 烷烃、烯烃和芳烃) 、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈类等。非甲烷总烃(NMHC)通常是指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物(其中主要是C2~C8),又称非甲烷烃。大气中的NMHC超过一定浓度,除直接对人体健康有害外,在一定条件下经日光照射还能产生光化学烟雾,对环境和人类造成危害。

       

      1.2 非甲烷总烃、TVOC、VOCs 的差异

      1.2.1非甲烷总烃

      根据《大气污染物排放标准》(GB 16297—1996)以及《大气污染物排放标准详解》,非甲烷总烃主要包括烷烃、烯烃、芳香烃和含氧烃等组分,实际上是指具有C2 —C12 的烃类物质。《固定污染源排气中非甲烷总烃的测定气相色谱法》(HJ /T38—999)将非甲烷总烃定义为“除甲烷以外的碳氢化合物(其中主要是C2—C8)的总称”。

       

      1.2.2 TVOC

      TVOC(Total Volatile Organic Compounds)是《室内空气质量标准》(GB /T 18883-2002))中的提出“总挥发性有机化合物”的简称,主要指“利用Tenax GC 或Tenax TA采样,非极性色谱柱(极性指数小于3)进行分析,保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物”。

       

      1.2.3 VOCs

      VOCs(Volatile Organic Compounds)具有多种定义: 世界卫生组织(WHO,1989)的VOCs 定义为“熔点低于室温而沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称”;美国ASTM D3960-98 标准将VOCs定义为“任何能参加大气光化学反应的有机化合物”;美国联邦环保署(EPA) 的VOCs 定义为“除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的碳化合物”。

       

      从非甲烷总烃、TVOC、VOCs 的定义可以看出,非甲烷总烃主要指C2-C12之间的烃类物质,TVOC主要指C6到C16之间的挥发性有机化合物,VOCs 的范围相对较广,基本上包含了所有的挥发性有机污染物。

       

      (以上来自于:鹿贞彬. 非甲烷总烃、VOCs、TVOC的区别及其在建设项目环境影响评价中的应用[J]. 北方环境,2013,25(12):99-102.)

       

      1.3 非甲烷总烃的测定分析方法

      目前,涉及到非甲烷总烃的测定的相关标准主要有以下几个:1、WS/T 141-1999作业场所空气中非甲烷总烃的气相色谱测定方法;2、HJ/T 38-1999 固定污染源排气中非甲烷总烃的测定;3、GB/T 15263-94 环境空气总烃的测定气相色谱法(已经被HJ 604-2011替代);4、GB/T16157-1996 固定污染源排气中颗粒物的测定和气态污染物采样方法;5、空气和废气监测分析方法第四版(pg.585) 总烃和非甲烷总烃。

       

      常用的则为《HJ/T38-1999 固定污染源排气中非甲烷总烃的测定》和《空气和废气监测分析方法(第四版)》中提供的方法(其中,《空气和废气监测分析方法(第四版)》中提供了三种方法)。具体的配置如下(见表1 常用非甲烷总烃测定方法对比)。

       

      最后需要说明的是,环境空气中的非甲烷总烃测定暂无国标方法(正在制定)。相关的标准方法仅有《HJ 604-2011环境空气总烃的测定气相色谱法》,仅适用于环境空气中总烃的测定。当遇到此类样品时,建议参照 《HJ/T38-1999固定污染源排气中非甲烷总烃的测定》中的方法测定。

       

      1.4 非甲烷总烃的常见测定分析方案

      涉及到实际仪器的应用,目前来说,各仪器厂家常见的非甲烷总烃测定方案有五种,有双六通阀-双柱-单/双FID单十通阀-双柱-单/双FID单十二通阀-双柱-单/双FID-带反吹单十通阀-单柱-单FID十通+六通-三柱-单/双FID-带反吹,具体如下:

       

      1.4.1 双六通阀-双柱-单/双FID

      双六通通阀-双柱-单/双FID分析气路图如下

      微信图片_20181028221936.jpg

      采用双六通阀一次进样,总烃柱用于测定样品中的总烃,甲烷柱用以测定样品中的甲烷含量,以两者之差得到非甲烷总烃。同时以除烃空气求空气中氧的空白值,以扣除色谱峰中的氧峰干扰。

       

      1.4.2 单十通阀-双柱-单/双FID

      双六通阀-双柱-单/双FID和单十通阀-双柱-单/双FID分析的主要不同在用,前者使用两个六通阀上分别连接定量环进行进样,后者则使用一个十通阀上接两个定量环进行进样,其他配置则没有什么不同

       

      单十通阀-双柱-单/双FID分析气路图如下:

      微信图片_20181028222439.jpg

       

      微信图片_20181028221940.jpg

       

      1.4.3 单十二通阀-双柱-单/双FID

      单十二通阀-双柱-单/双FID分析气路图如下:

       

      微信图片_20181028221945.jpg

       

       

       

      单十二通阀-双柱-单/双FID分析气路分析气路与单十通阀-双柱-单/双FID分析气路类似,利用一个阀上接两个定量环一次进样;区别在于,进样前后甲烷柱上的载气流向发生变化:进样时,甲烷流向FID检测器;切换后,载气流向发生变化,未出峰的非甲烷总烃被快速反吹向检测器,减小了色谱柱在面对复杂样品时候的污染和缩短了分析时间。

       

      但是,由于涉及载气反吹,可能造成基线不稳定。

       

      1.4.4 单十通阀-单柱-单FID

      单十通阀-单柱-单FID是赛默飞提供的一种分析方案,载气将样品带入Porapak Q色谱柱进行分析,当空气和甲烷进入FID检测器之后,切换十通阀,增加色谱柱流量将非甲烷总烃快速反吹至FID检测器进行检测。

       

      单十通阀-单柱-单FID分析气路图如下:

       

      微信图片_20181028221949.jpg

       

      1.4.5 十通+六通-三柱-单/双FID-带反吹

      该仪器系统配置一个六通阀和一个十通阀,进样装载进入六通阀和十通阀的定量环后,同时进样。

       

      在六通阀-总烃-FID流路中,总烃先到达FID检测器检测;在十通阀-预柱-甲烷柱-FID流路中,甲烷先流出P-Q色谱柱进入甲烷柱;此时十通阀切换,将未流出P-Q色谱柱组分反吹出色谱柱;之后,甲烷从甲烷柱中流出,在总烃到达FID检测器之后进行检测;待甲烷流出P-Q色谱柱进入甲烷柱之后,仪器回到初始/取样状态,将P-Q色谱柱中载气流向发生变化,非甲烷成分被排空。

       

      微信图片_20181028221954.jpg

       

      从目前的应用来看,双六通阀-双柱-单/双FID和单十通阀-双柱-单/双FID是使用较多的仪器配置——共同特点是双定量环,双色谱柱。整体来说,这两种方案操作简单,容易实现。

       

      十通+六通-三柱-单/双FID-带反吹一般在在线仪器上使用的较多,通过加装预柱,可以有效的避免组分复杂情况下复杂组分对甲烷柱的污染,同时可以节省分析时间,快速连续监测。

      文章来源:EWG1990仪器学习网

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