一种挥发性有机物总量测量装置的制作方法

本技术涉及测量、测试，特别是涉及一种新型的挥发性有机物总量测量装置。

背景技术：

1、挥发性有机物作为臭氧和二次有机气溶胶的重要前体物，在大气化学反应过程中具有极其重要的作用。同时部分挥发性有机物对于人体健康具有极大的危害，挥发性有机物对于室内空气质量的影响也受到了广泛的关注，因此实现挥发性有机物的准确测量十分迫切且必要。挥发性有机物总量的测量可作为挥发性有机化合物收支分支的重要参考指标，同时可作为碳排放的关键监测参数。

2、挥发性有机物一般是指碳饱和蒸汽压较高，沸点较低、分子量小且常温状态下易挥发的有机化合物，主要分为烯烃、炔烃、烷烃、芳香烃、卤代烃、含氮化合物、含硫化合物以及含氧有机物(醛、酮、醇、醚等)等非甲烷碳氢化合物。挥发性有机化合物在大气中的体积浓度分布在十亿分之一(ppbv)到兆亿分之一(pptv)，这对于检测仪器的检测限和测量精度均具有较高要求。目前对于挥发性有机物总量通用的测量技术为气相色谱-火焰离子化检测器(gas chromatography flame ionization detector，gc-fid)，可实现环境空气中总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定，其中，总烃(total hydrocarbons，thc)是指在气相色谱仪的氢火焰离子化检测器上有响应的气态有机化合物的总和，非甲烷总烃(nonmethanehydrocarbons，nmhc)是指从总烃中扣除甲烷后其他气态有机化合物的总和。为了区分总烃和非甲烷总烃的测量，该方法体系中采用两种填充色谱柱，包含只能实现甲烷分离的甲烷柱和实现所有挥发性有机物析出的总烃柱；气体样品在直接注入连接氢火焰离子化检测器的气相色谱仪后，分别在总烃柱和甲烷柱上测定总烃和甲烷的含量，两者之差即为非甲烷总烃的含量。仪器的标定通过配置0.625-10.0μnol/mol的甲烷标气校准系列，分别测定总烃和甲烷，然后以总烃和甲烷的浓度为横坐标，以其对应的峰面积为纵坐标来绘制总烃、甲烷的校准曲线。为了排除待测气体样品中的氧峰干扰，这里通过测定合成空气在总烃柱上的氧峰面积，对实际测量的信号进行氧峰信号扣减后通过标准曲线来计算总烃和甲烷的浓度，从而实现测量。

3、上述可知，现有挥发性有机污染物的测量方法通过气相色谱-火焰离子化检测器(gc-fid)在不同的填充柱下的信号响应结合甲烷的标准气体来实现定量，但是该方法仅适用对于fid灵敏度高的挥发性有机物，因此部分含氧化合物、含氮有机物和含硫有机物将由于灵敏度低或未检出而引入较大的测量误差。基于此，本实用新型提出一种新型的挥发性有机物总量的测量技术，可实现低灵敏度和未检出挥发性有机物的正常检出，降低测量误差、提升测量精度。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种新型的挥发性有机物总量测量装置，其可实现低灵敏度和未检出挥发性有机物的正常检出，降低测量误差、提升测量精度，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

3、本实用新型提供一种挥发性有机物总量测量装置，包括：

4、气相色谱仪，包括色谱柱一和色谱柱二，所述色谱柱一能够实现待测气体样品中甲烷的分离析出和含量测定，所述色谱柱二能够实现所述待测气体样品中所有挥发性有机物的分离析出和含量测定；

5、氧化还原转化装置，与所述色谱柱二的出样口相连，所述氧化还原转化装置能够对所述色谱柱二分离析出的产物进行催化氧化还原，以将所述待测气体样品中所有挥发性有机物转化为碳数对应的甲烷；

6、氢火焰离子检测器，与所述氧化还原转化装置的出样口以及所述色谱柱一的出样口均直接连接，所述氢火焰离子检测器能够对所述氧化还原转化装置转化生成的甲烷和所述色谱柱一分离析出的甲烷进行响应检测，以测量所述待测气体样品中挥发性有机物总量；或者，所述色谱柱一的出样口通过所述氧化还原转化装置与所述氢火焰离子检测器相连，所述氧化还原转化装置能够对所述色谱柱一分离析出的甲烷进行催化氧化还原，并形成碳数对应的甲烷，所述氢火焰离子检测器能够对经所述氧化还原转化装置转化生成的甲烷进行响应检测，以测量所述待测气体样品中挥发性有机物总量。

7、可选的，所述气相色谱仪还包括第一多通阀和与所述第一多通阀通讯连接的时间继电器，所述色谱柱一的进样口和所述色谱柱二的进样口并联于所述第一多通阀上，所述第一多通阀上设置有待测气体样品入口、第一载气入口和尾气出口；所述时间继电器能够将所述第一多通阀在第一状态和第二状态之间切换，以实现对所述色谱柱一的产物和所述色谱柱二的产物的交替测量，其中：

8、第一状态下，所述色谱柱一的进样口与所述待测气体样品入口连通，所述色谱柱一的进样口与所述第一载气入口切断，所述色谱柱一的出样口与所述氧化还原转化装置或所述氢火焰离子检测器的进样口连通；所述色谱柱二的进样口与所述待测气体样品入口切断，所述色谱柱二的进样口与所述第一载气入口连通，所述色谱柱二的出样口与所述氧化还原转化装置的进样口切断；

9、第二状态下，所述色谱柱二的进样口与所述待测气体样品入口连通，所述色谱柱二的进样口与所述第一载气入口切断，所述色谱柱二的出样口与所述氧化还原转化装置的进样口连通；所述色谱柱一的进样口与所述待测气体样品入口切断，所述色谱柱一的进样口与所述第一载气入口连通，所述色谱柱一的出样口与所述氧化还原转化装置或所述氢火焰离子检测器的进样口切断。

10、可选的，所述气相色谱仪还包括色谱箱，所述色谱柱一和所述色谱柱二设置于同一所述色谱箱内。

11、可选的，所述色谱柱一和所述色谱柱二均为毛细管色谱柱。

12、可选的，所述氧化还原转化装置包括：

13、催化氧化管，其内填充氧化催化剂，所述催化氧化管上设置零级空气入口，所述催化氧化管的进样口与所述色谱柱二的出样口相连，所述催化氧化管用于使所述色谱柱二分离析出的产物进行催化氧化反应并生成二氧化碳；

14、催化还原管，其内填充还原催化剂，所述催化还原管上设置氢气入口，所述催化还原管的进样口与所述催化氧化管的出样口相连，所述催化还原管的出样口与所述氢火焰离子检测器的进样口相连，所述催化还原管用于使所述二氧化碳进行催化还原反应并生成甲烷。

15、可选的，所述催化氧化管和所述催化还原管均为外部缠绕有电阻丝的不锈钢管或石英管；所述氧化还原转化装置还包括热敏电阻和与所述热敏电阻通讯连接的温控器，所述热敏电阻用于检测所述催化氧化管和所述催化还原管的温度，所述温控器用于控制所述催化氧化管和所述催化还原管的加热温度。

16、可选的，所述零级空气入口和/或所述氢气入口处连接有流量计。

17、可选的，还包括用于提供所述待测气体样品的进样模块，所述进样模块包括第二多通阀和定量环，所述第二多通阀上设置有待测气体样品进口、待测气体样品出口和第二载气入口，所述定量环设置于所述第二多通阀上，用于实现样品的定量输入，且所述定量环的出样口通过所述待测气体样品出口与所述色谱柱一和所述色谱柱二的进样口相连，所述第二多通阀能够在状态一和状态二之间转换，且状态一时，所述待测气体样品进口与所述定量环的进样口连通，且所述第二载气入口与所述定量环的进样口不连通，状态二时，所述第二载气入口与所述定量环的进样口连通，且所述待测气体样品进口与所述定量环的进样口不连通。

18、可选的，还包括用于对所述氢火焰离子检测器进行周期性标定的复合标准物质校准体系，所述复合标准物质校准体系包含甲烷标准气源和混合标准气源，所述甲烷标准气源用于向所述气相色谱仪提供体积浓度分布在0.625-10.0μnol/mol的甲烷标准气体，所述混合标准气源用于向所述气相色谱仪提供烷烃、烯烃、醛酮类、含氮化合物和含硫化合物的代表物质的混合标准气。

19、可选的，还包括控制系统，所述控制系统与所述气相色谱仪、所述氧化还原转化装置和所述氢火焰离子检测器均通讯连接。

20、本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

21、本实用新型提出的挥发性有机物总量测量装置，通过同时设置气相色谱仪(gc)、氧化还原转化装置和氢火焰离子检测器(fid)，并将氧化还原转化装置设置在气相色谱仪(gc)和氢火焰离子检测器(fid)之间，实现了基于gc-fid和挥发性有机化合物转化技术(即氧化还原转化装置)的耦合联用，由气相色谱仪的色谱柱实现挥发性有机物物种分离，然后挥发性有机物再通入氧化还原转化装置，由氧化还原转化装置先将在fid中灵敏度低甚至不响应的部分挥发性有机物氧化还原转化成碳数对应的甲烷，再通过氢火焰离子检测器对转化好的甲烷进行检测，实现了低灵敏度和未检出挥发性有机物的正常检出，可解决部分挥发性有机物在fid中灵敏度低甚至不响应的问题，从而提高挥发性有机物总量测量的测量精度。