固定源揮發性有機物監測技術方法研究

.1 背景

VOCs（Volatile Organic Compounds）正常狀態下（20℃，101.3kPa），蒸氣壓在0.1mmHg（13.3Pa）以上，沸點在260℃（500℉）以下的有機化學物質。VOCs在光化學煙霧、二次細顆粒、近地表臭氧污染等環境問題中扮演著重要角色。作為PM2.5、O3污染的重要前體物，越來越受到公眾的關注。

環保部重點區域大氣污染防治“十二五”規劃中明確指出，要全面展開揮發性有機物污染防治工作。大氣污染防治行動計劃中也明確提出在石化、有機化工、表面涂裝、包裝印刷行業實施揮發性有機物綜合治理。京津冀及周邊地區落實大氣污染防治行動計劃實施細則中也提出削減揮發性有機物的排放總量，2017年底，對有機化工、醫藥、表面涂裝、塑料制品、包裝印刷等重點行業的559家企業開發揮發性有機物綜合治理。2014年8月，國家環保部也出臺了石化行業揮發性有機物綜合整治方案，其中明確要求企業逐步安裝在線連續監控系統。

2.2主要研究內容

項目針對主流的VOCs檢測技術進行分析，同時調研了石化、噴涂、農藥企業的生產工藝以及主要VOCs污染物，制定出適應于石化、噴涂農藥等行業的VOCs在線監測方案。

目前主流的VOCs檢測技術主要包含：氣相色譜分析，氣相色譜儀用途和應用領域十分廣泛，技術成熟，主要應用在揮發性有機氣體和半揮發性有機氣體以及水中有機物的實驗室分析。氣相色譜-質譜聯用檢測法，（GC-MS)是一種結合氣相色譜和質譜的特性，在試樣中鑒別不同物質的方法。目前實驗室和在線準確測定VOCs都是這種方法，技術成熟，但是購置和維護成本很高。傅里葉變換紅外光譜檢測法，目前主要用于便攜和環境中VOCs在線測定，但是在組分定性方面不如GC-MS。FID氫火焰離子檢測法，目前主要用于總碳在線分析儀，非甲烷總烴分析儀，產品化程度較高，成本也相對較高。PID光離子檢測法，該方法具有低成本，快速反應的特點，主要用于便攜式檢測設備。

綜合以上行業信息以及各種檢測技術的優缺點，本項目特提出兩種檢測方案：GC-PID、GC-FID。

2.3主要技術特點及成果

項目研究的技術成型產品主要為：GC-PID技術揮發性有機物在線監測系統、GC-FID技術揮發性有機物在線監測系統、治理前后對比系統。

GC-PID技術主要實現了固定源VOCs排放總量以及組分的檢測，其中PID傳感器每分鐘響應一次，主要分析VOCs總量，GC每小時工作一次，主要用來檢測排放組分以及工藝是否變化。同時通過在監測終端安裝GPRS來上傳監測數據，傳輸頻率為每分鐘一次。產品主要傳感器自主研發，實現低成本在線監測。并且已經在空中客車（天津）總裝工程有限公司、阿爾斯通水電設備有限公司建立實驗點，并已正常運行2年，監測數據可靠。

GC-FID技術，在環境溫度下用采樣管富集空氣或室內空氣中VOCs氣體，采樣管熱脫附后將吸附成分導入帶氫火焰檢測（FID）的氣相色譜儀進行分析。其zui主要的技術優勢是在監測過程中處理了有機廢氣，不污染環境空氣。于GC-PID技術工程使用一套軟件系統，方便在任何有網絡的地點查看監測數據。

治理前后對比系統主要采用PID技術檢測治理前后的VOCs總量，用來檢驗企業治理設備的效率。

項目在完成過程中，取得了多項，主要有：

（1）一種新型揮發性有機化合物（VOCs）在線監測儀  

受理日期 2012 年 1月 9日     類型：實用新型

201220009850.4

（2）一種分析混合揮發性有機化合物（VOCs）組分濃度的方法。

受理日期2012年1月5日       類型：發明創造

受理號：201210001901

（3）漆霧氣體過濾殘留物稱重器。

受理日期 2012年9月26日      類型：發明創造

受理號：201210364709.0

（4）電離氣室結構。

受理日期 2012年9月26日      類型：實用新型

2012 2 0494864

（5）溫度、壓力、流速一體結構

受理日期2012年9月26日      類型：實用新型

2012 2 0497513

（6）VOCs (揮發性有機氣體)監測系統軟件

著作權號：2012SR037861

（7）VOCs (揮發性有機氣體)監測終端軟件

著作權號：2012SR037867

（8）色譜柱加熱體及柱箱結構

201420078155.2

（9）通用型PID傳感器氣室結構

201420081149.2

（10）給予比例閥的色譜柱壓力控制系統

201420078165.6

（11）加熱型PID傳感器結構

201420078088.4

（12）基于雙可控硅控制的色譜柱快速電控制加熱電路

201420078150.X

2.4 應用和推廣情況

該項目技術在國內外屬*技術，在國內為*例自主研發固定源揮發性有機廢氣在線監測系統。

研究成果固定源揮發性有機廢氣在線監測系統已經通過了國家儀器檢測中心的檢測，現場比對試驗技術指標合格，現場應用及測試表明，產品在24小時不間斷工作情況下運行正常，監測、采集到的數據符合新頒布的《天津市工業企業揮發性有機物排放控制標準》對在線監測系統的要求，在各試點均通過驗收。福州作為試點城市已經完成了產品推廣，江蘇鹽城、哈爾濱、石家莊的試點在建設過程中，預計2015年全國共安裝1000套左右。