VOC挥发性有机物在线监测系统的核心是实时采集、精准分析、数据上传,通过多模块协同工作,实现对大气或工业废气中 VOCs 组分及浓度的连续监测,整体技术原理可分为以下 5 个关键环节:
样品采集与预处理
系统通过采样探头(搭配过滤装置)从监测点抽取气体样品,针对含尘、含水、含腐蚀性杂质的废气,会先经过预处理模块 —— 利用除尘滤芯去除颗粒物、冷凝器降低水汽含量、吸附剂去除干扰组分,最终得到洁净、干燥的待测气体,避免污染或损坏后续分析单元。
气体分离(针对多组分监测)
若需检测 VOCs 具体组分(如苯、甲苯、二甲苯等),预处理后的气体进入色谱分离单元。核心部件是色谱柱,不同 VOCs 组分在色谱柱内与固定相、流动相的相互作用存在差异,会以不同速度通过色谱柱,从而实现各组分的有效分离,为后续定量分析奠定基础。
浓度检测分析
分离后的气体组分进入检测器,这是系统的核心检测环节,常用检测器类型及原理如下:
PID 光离子化检测器:利用紫外光照射待测气体,使 VOCs 分子电离产生离子流,离子流强度与 VOCs 浓度呈正比,适用于总挥发性有机物(TVOC)的快速检测,响应速度快、灵敏度高。
FID 氢火焰离子化检测器:待测气体在氢火焰中燃烧,产生碳正离子,通过收集极形成电流信号,信号强度与有机物含碳量相关,适合检测烃类 VOCs,稳定性好、线性范围宽。
气相色谱 - 质谱联用(GC-MS):结合色谱分离与质谱定性,质谱仪将分离后的组分离子化,根据离子的质荷比进行定性定量,可精准识别复杂 VOCs 混合物中的具体组分。
数据处理与传输
检测器输出的电信号会被信号采集模块转换为数字信号,传输至核心控制单元。控制单元通过内置算法对信号进行校准、计算,得出 VOCs 的实时浓度值,并生成监测数据报表。同时,系统通过 4G/5G、以太网等方式,将数据上传至监管平台或用户端,实现远程监控。
系统校准与质控
为保证监测数据的准确性,系统会定期进行零点校准和量程校准—— 通入零气(纯净氮气)校准基线,通入已知浓度的 VOCs 标准气体校准检测曲线,部分高端系统还具备自动校准功能,可实现无人值守下的长期稳定运行。