遠程智能VOCs檢測儀的研制

來源：南京激光電子計量設備有限公司 2008年10月11日 15:51

遠程智能VOCs檢測儀的研制

1 引言

揮發性有機物泛指沸點范圍在50℃～250℃的有機化合物，其特點是濃度低、活性強、危害大，通常測定揮發性有機化合物（VOCs）有兩種方法，一種是基于GC的GC/MS或GC/FID方法。而對于有毒有害危險現場的VOCs的遠程測量迄今未報道。我們將膜進樣技術和飛行時間質譜技術結合遠程控制技術建立了一種能夠進行自行走、遠程控制的JLUMS-T02智能VOCs檢測儀，能夠對大多數VOCs氣體進行遠程測定，結果良好。

2 智能VOCs檢測儀的研制

為使本儀器能夠自主的進出危險環境對有害物質進行檢測，并能夠有效的得出并返回測量結果，需要多個可靠的子系統去實現這一復雜的功能。因此經過研究設計，該儀器由以下幾個部分構成：1、本地控制系統；2、數據傳輸系統；3、遠程控制系統；4、自行走系統；5、樣品采集系統；6、樣品分析、檢測系統，如圖1。

圖1 儀器結構示意圖

本地控制系統。只要功能是對遠程測量系統進行控制和對測量結果數據進行顯示檢索，給出測量環境中各種VOCs的成分。數據傳輸系統，結合標準的802.11b/g無線通訊協議實現了本地控制系統與遠程控制系統的網絡連接。遠程控制系統，它負責控制遠程測量系統的各個部分，并能通過無線傳輸系統與本地控制計算機進行通訊，實現本地計算機的遠程控制和數據傳輸。智能自行走姿態，它負責將測量系統運送到測量環境當中，可在本地控制系統進行操作，包括前進，后退，轉向等功能。樣品分子經樣品采集系統進入電子轟擊離子化源被離子化，然后進入飛行時間質量分析器進行質量分析。

在本儀器的設計中采用了雙層PDMS膜結構，采用該結構設計主要有兩方面的作用：一、使有機祖墳與輔助氣體分離，通過兩次分離可以使待測樣品得到更好的富集；二、由于大氣中的主要組分，如氮氣，氧氣等，不易通過PDMS膜，可以通過兩層PDMS實現梯度真空，二級真空只需要兩個小型的離子泵就可以維持（取消機械泵和分子擴散泵）。該設計不但降低了儀器結構的復雜性，減少了電源消耗，可實現電池供電，同時消除了由于機械泵中工作機油擴散對質譜高靈敏性檢測所造成的干擾。

3 試驗條件

如無特別說明，本問涉及到的實驗過程中的使用的儀器操作條件均如表1所示。

表1 智能VOCs檢測儀主要操作條件

參數	數值
前級真空	200-300Pa
TOF管內真空	﹤5×10^-5 Pa
EI源發射電子電流	96μA
進樣溫度	50℃
進樣速度	3.1ml/s
富集時間	10s

4 結果與討論

4.1 響應時間及線性相關性

由于采用膜進樣，樣品要經過膜才能被檢測，所以進樣需要一定的時間，10s峰強度達到zui大，然后出現一個平臺，30s后峰強開始逐漸變小。因此，實驗中在進樣后10s開始采集數據。采用脈沖進樣對正庚烷進行測定，進樣后10s采集數據所得到的濃度與峰強度關系，線性相關系數為0.99995。

4.2 檢出限試驗

以清潔的空氣為基體配制待測物質的混合氣，考察了部分有代表性的化合物的檢出限，結果見表2。

名稱	檢出限
苯	5ppb
二甲苯	2ppb
二氯甲烷	20ppb
甲烷	300ppb
四氟乙烯	0.6ppb
甲苯	1ppb
四氯化碳	1.1ppb
氟利昂	800ppb

本項工作建立了一種能夠進行自行走、遠程控制的智能VOCs檢測儀，能夠對大多數VOCs氣體進行測定。

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