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环境监测中挥发性有机物检测方法的合理运用

2025-04-20 30 上传者：管理员

摘要：本文探究了在环境监测中合理运用挥发性有机物检测方法的技术，简要介绍了常用的挥发性有机物检测方法。将某工业生产线作为研究对象，比较不同挥发性有机物检测方法的应用效果，明确热脱附-气相色谱联用法在挥发性有机物检测中的应用价值。

关键词：
工业生产线
挥发性有机物
热脱附-气相色谱联用法
环境检测
静态顶空法
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1、环境监测中挥发性有机物常用检测方法

1.1提取方法

1.1.1热脱附-冷阱捕集法

该方法需要将样品置入热脱附样品管,在样品管两端使用玻璃棉和不锈钢丝网进行堵塞,将样品置入热脱附系统,利用惰性气体将样品带入检测设备｡热脱附-冷阱捕集法具有处理方式简单､线性良好､灵敏度和精准度高等特点,适合在环境检测中使用｡

1.1.2静态顶空法

静态顶空法需要采用一个密闭的系统处置样品,在特定温度下放置样品并达到一定标准后,利用气密性注射器抽出系统上部空间中的被测组分,将抽出的气体样品注入检测仪器进行检测｡该方法具有较高精密度和准确度,可以满足几十种VOCs的同时检测｡静态顶空过程中,顶空阶段需要对样品进行加热处理,方便VOCs逸出,但在密闭系统中温度上升可能导致样品的副反应上升,在样品中含有较高水分时也会影响检测仪器的检测性能,因此采用静态顶空法时对样品的类型､含水率等有较高要求,不适合应用于环境检测环节｡

1.1.3溶剂萃取法

溶剂萃取法适用于固体物质的提取,适用于测定沸点较高､含酮含氧含醇的VOCs检测,能保证VOCs的回收率,常用萃取方法有超声萃取､索氏提取､振荡萃取等,具有低成本､环保性等特征｡

1.1.4吹扫捕集法

吹扫捕集法主要是在惰性气体的帮助下测定固体样品,将样品中的VOCs组分连续吹脱出来,在气流的作用下用专门的捕集装置收集VOCs,在VOCs组分浓缩后再使用专门的仪器进行检测｡该方法主要通过对气体的吹扫,将密闭容器中的VOCs带入捕集装置,使空气中的VOCs浓度维持在较低状态,促使样品中的VOCs逸出｡

1.2检测方法

1.2.1气相色谱法

气相色谱法是一种流动相为气体的色谱法,可以分为气固色谱与气液色谱两种｡前者的固定相一般为多孔性固体,适用于检测环境中永久性与低沸点VOCs的分离情况;后者将液体作为固定相,适用于温度较高的VOCs检测,450℃以下有1.5~10kPa蒸气压且热稳定性良好的VOCs检测中适合该方法｡

1.2.2高效液相色谱法

高效液相色谱法是检测挥发性有机物的常用方法,适用于固体废物监测,能在低温条件下准确测定VOCs,所有能够溶于溶剂的VOCs都能采用该方法进行检测,在离子型物质､热稳定性较差物质､高分子量物质的检测中较为适用,因此在环境监测中测定VOCs排除高效液相色谱法｡

1.2.3傅里叶红外干涉光谱法

该方法主要是通过傅里叶变换的帮助,快速将干涉信号转化为光谱信号,红外波段具备多数分子的吸收峰,适用于VOCs的同步检测分析｡傅里叶红外干涉光谱法具有灵敏度高的优势,但检测种类较少,一般作为VOCs检测的辅助方法,并且该方法适用于高沸点､热不稳定物质的检测,在检测时需要花费大量时间,难以满足实时检测需求,因此在环境检测中并不适用｡

2、案例分析

2.1基本资料

某改性塑料加工厂是一家专门生产改性塑料的厂家,该工厂在生产改性塑料产品时候,常用基材塑料有聚丙烯树脂PP-HP500N､聚丙烯树脂PPV30G｡工厂每年会排放大量VOCs,主要采用燃烧法､RTO法､RCO法处理生产线上排放的VOCs｡传统VOCs治理方案的VOCs去除率较低,年均治理成本过高｡工厂采用吹扫-捕集气相色谱法测定环境中VOCs含量后采取了针对性治理方案,但在后期调查中发现VOCs治理效果不彻底,决定改进传统检测工艺,采用热脱附-气相色谱联用法检测环境中的VOCs｡

2.2检测方法

在每条生产线上采集两份气体样本,分别采用吹扫-捕集气相色谱法和热脱附-气相色谱联用法｡在热脱附-气相色谱联用法中将热脱附采样管初始温度控制在20~25℃之间,聚焦冷阱初始温度也控制在20~25℃之间,设置干吹流量为30mL/min,干吹时间为2min,采样管脱附温度设定为270℃,采样管吸附时间设置为5min,脱附流量为30mL/min,传输线温度为230℃左右,根据测定得到的数据绘制标准曲线｡研究采用傅里叶红外干涉光谱法检测结果作为依据,比较两种检查方法的检出项目､检出率｡

检测结果按照国家标准《室内空气质量标准》GB27488-2019[1]中规定的限值来判定,其中苯､甲苯､二甲苯限量分别为0.11､0.20､0.20mg/m3｡

2.3检测结果

2.3.1不同检测方法下样品中的主要成分

吹扫-捕集气相色谱法与热脱附-气相色谱联用法的检测项目相同,均适用于不同VOCs的检测｡但在相同气样的测定中,两种检测方法的检出结果差异较大,其中热脱附-气相色谱联用法测定的各类成分含量更高,说明该方法与常规气相色谱法相比具有更高的检测精度[2]｡

2.3.2热脱附一气相色谱联用法的检测效果

选择乙醇､三甲基硅醇､苯乙烯､甲苯､乙苯和2-乙基-1-己醇等含量较高的物质,分析热脱附一气相色谱联用法的检测结果见表1｡吹扫-捕集气相色谱法检测检出结果见表2｡

表1热脱附-气相色谱联用法检测结果

表2吹扫-捕集气相色谱法检测结果

从不同方法检测VOCs的结果来看,热脱附-气相色谱联用法的检出精度更高,气样中主要成分的检出率显著高于吹扫-捕集气相色谱法的检测结果,说明热脱附-气相色谱联用法在检测精度上更有优势｡

VOCs检测结果表明,改性塑料厂现有工业生产线上的空气质量偏差,VOCs的浓度较高,多数VOCs的浓度显著高于国家标准,尤其是乙醇和苯乙烯的含量较高,对人体健康和大气环境可能造成严重污染｡

2.4热脱附一气相色谱联用法检测的VOCs治理效果

该工厂采用热脱附-气相色谱联用法测得环境中VOCs的成分和各类成分的含量后,对传统生产工艺流程进行了改进,在传统生产线上嵌入了“喷淋塔-静电除油-活性炭吸附”的VOCs治理工艺,希望在节约成本的同时从源头上减少VOCs的排放量｡

研究结果表明,该工厂在改造工业生产线前采用吹扫-捕集气相色谱法,VOCs治理的经济效益过低,月均污染物去除量较小,月均治理成本较高;基于热脱附-气相色谱联用法改造工业生产线后,VOCs去除率显著上升,月均污染物去除量显著增长,月均VOCs治理成本显著下降,说明热脱附-气相色谱联用法检测VOCs,在环境监测中能创造更高的经济价值｡

3、讨论

在面向工业生产的环境检测项目中,采用合理的方法检测环境中VOCs的含量,能为工业生产线改造以及VOCs治理提供依据｡精准的VOCs检测结果,能帮助企业更好地认识VOCs污染的问题[3]｡VOCs在目前的环境监测项目中,主要是采用吹扫捕集/热脱附-气相色谱质谱法进行检测,无论是吹扫-捕集气相色谱法还是热脱附-气相色谱联用法的使用,都需要在实际检测的过程中详细分析检测目标,检测结果可以和对应行业的VOCs排放标准进行对比,在发现部分成分含量超过相关标准后,就需要根据污染物的类型､浓度､性质等采取针对性的治理措施｡

在环境监测过程中,VOCs检测面临的影响因素众多,尤其是在样品数据存在异常的情况下,最终得出的检测结果与实际可能存在冲突,导致检测结果与实际存在较大偏差,严重影响检测数据的准确性[4]｡在工业生产过程中,要想控制好环境中VOCs的含量,改善传统的工业生产线,需要检测人员详细分析空气样本和人为因素,采取更科学有效的手段,提高检测结果的准确度｡

在VOCs检测过程中,检测人员要尽量减少样本的误差,明确VOCs检测方法对采样时间､人为因素和外部环境的要求,避免在取样时出现较大误差,影响最终检测结果的精度｡例如,在检测改性塑料生产线上的空气样本时,受风速和采样方式的影响,导致样品的浓度和实际存在较大偏差,这会导致样品的分析结果和样品预估值出现较大偏差[5]｡因此,在VOCs检测过程中,检测人员要根据热脱附-气相色谱联用法的使用要求,控制好样品采集过程,保证样品采集的可靠性,为后续检测工作创造良好条件｡

本文通过对比的方式证明了热脱附-气相色谱联用法检测VOCs的精度高于常规的吹扫-捕集气相色谱法,由于准确的检测结果除了可以展示各类成分的含量外,还可以指导现实生产活动的开展以及生产工艺流程的创新[6]｡

4、结论

综上所述,目前常用的VOCs检测方法较多,其中热脱附-气相色谱联用法在检测VOCs时的优势比较显著,与热脱附-气相色谱联用法相比吹扫-捕集-气相色谱法还存在一定不足｡本文认为在未来的环境监测中,除了要沿用现行检测方法外,还可以引入热脱附-气相色谱联用法,在多种方式联合采用的基础上提升VOCs检测精度,更好地指导工业生产实践｡

参考文献:

[1]黄勇虾,江宝榕,李呐.厦门市公共场所空气中挥发性有机物的检测结果分析[J].微量元素与健康研究,2024,41(2):53-55.

[2]张小丽,薛峰苏.环境检测中挥发性有机物检测技术的应用[J].山西化工,2023,43(10):115-117.

[3]王雪.环境检测中挥发性有机物检测工作的对策及注意事项[J].皮革制作与环保科技,2023,4(3):171-173.

[4]谷东杰,张琳琳,刘倩.环境检测中化学分析方法的应用研究[J].化工管理,2023(5):27-30.

[5]余和平.挥发性有机物环境检测方法[J].化学工程与装备,2022(12):298-299,345.

[6]王玉芝.探析环境检测中挥发性有机物检测技术的实践应用[J].皮革制作与环保科技,2022,3(11):54-56.

文章来源:方瑾,陈韵,高瑶.环境监测中挥发性有机物检测方法的合理运用[J].黑龙江环境通报,2025,38(04):78-80.