在有机废气监测中非甲烷总烃数值为什么比总VOC质量低
来源: | 作者:environment-100 | 发布时间: 97天前 | 142 次浏览 | 分享到:

FID,全称为flame ionization detector,翻译为火焰离子化检测仪,是一种高灵敏度通用型检测器。它几乎对所有的有机物都有响应,而对无机物、惰性气体或火焰中不解离的物质等无响应或响应很小。是气体色谱检测仪中对烃类灵敏度最好的一种手段,广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含碳化合物的检测。

FID的工作原理是以氢气在空气中燃烧为能源,载气(N2)携带被分析组分和可燃气(H2)从喷嘴进入检侧器,助然气(空气)从四周导人,被侧组分在火焰中被解离成正负离离子,在极化电压形成的电场中,正负离子向各自相反的电极移动,形成的离子流被收集极收、输出,经阻抗转化,放大器(放大107~1010倍)便获得可测量的电信号,FID离子化的机理近年才明朗化,但对烃类和非烃类其机理是不同的。

1、对烃类化合物而言:在火焰内燃烧的碳氮化合物中的每一个碳原子均定里转化成最基本的、共同的响应单位——甲烷,再经过下面的反应过程与空气中氧反应生成CHO+正离子和电子。

CH+O→CHO++e

所以,FID对烃是等碳响应,这是最主要的反应,成为电荷传送的主要介质。在电场作用下,正离子和电子e分别向收集极和发射极移动,形成离子流,但在碳原子中产生CH的概率仅有1/106,因此提高离子化效率是提高FID灵敏度最有效的途径,目前仍然有不少关于这方面的研究和报道。

2、对非烃类化合物,其响应机理比较复杂,随所含官能团的不同而异,基本规律是不与杂原子相连的碳原子均转化成甲烷。杂原子及其相连的碳原子(C杂)的转化产物见下表。

非烃类有机物在FID火焰中的转化产物表

 

由于杂原子可能进一步与C转生成氢火焰检测器不响应的CO、HCN,因此按相对质量响应值计,这些化合物的RRF值都很低,不符合等碳响应规律。

研究者在对FID 检测器校正因子的理论计算中发现,对与烃类化合物包括烷烃、烯烃、芳香烃等即对只与碳氢元素相连的碳原子其相对离子化效率为100 %,也就是几乎所有的碳原子在FID 检测器上都会有响应,而对于一些羟基、羰基、羧基、酯类化合物而言,其相对离子化效率要小于100 %,当碳氧以单键相连时,仍有部分碳可形成CHO+,当是碳氧双键相连时,碳原子几乎不能形成CHO+,其结果就是FID 检测器对含氧类挥发性有机物的响应要比烃类化合物的小,且其响应值大小按照烃类化合物>羟基化合物>羟基化合物>羰基化合物>羧基化合物>酯类合物。

 

在VOCs的监测中经常出现非甲烷总烃的测量数值要小于总挥发性有机物的测量数值,这是由于总挥发性有机物是对废气中的单项VOCs物质进行测量, 加和得到VOCs 物质的总量,以单项VOCs物质的质量浓度之和计非甲烷总烃的测量是氢火焰离子化检测器有响应的除甲烷外的气态有机化合物的总和, 以碳的质量浓度计。

由于在有些行业中其废气的种类主要是含氧类化合物,这类化合物在氢火焰离子化检测器(FID)的响应值比较低,这造成以非甲烷总烃作为评价因子来评价大气中挥发性有机物的污染程度时,使其结果比TVOC偏低。