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【微量顶空气体分析仪内部结构】微量顶空气体分析仪内部结构及微量气体检测:详细解析

承天示优官方账号 2023-06-01 行业动态 360 views 0


微量顶空气体分析仪是一种广泛应用于环境监测、石油化工等领域的化学分析设备。它可以通过检测样品中微量挥发性有机物(VOCs)来评估环境污染水平或产品质量,具有较高的准确性和灵敏度。

本文将对微量顶空气体分析仪内部结构及其技术原理进行详细描述,同时探讨其在实际应用中的优势和局限性,为读者深入了解该设备提供帮助。

1. 微量顶空气体分析仪内部结构

微量顶空气体分析仪主要由以下组成部分构成:

1. 采样系统

采样系统通常包括进样口、进口传感器和自动进样器等。其中,自动进样器可以根据预设程序自动进行多次连续取样作业,并将结果输出到电脑处理软件中。

2. 流路系统

流路系统包括抽吸泵、颈接管和稀释储罐等。抽吸泵主要起到负压作用,将样品从进样口中抽取出来;颈接管则通过内部的降温装置促使气态挥发物冷凝成液态,并产生所谓“顶空”效应;稀释储罐则进行标定处理,以精确地调节流量。

3. 分析系统

分析系统一般由色谱柱、检测器和数据采集卡等组成。其中,色谱柱可根据不同的需求选择不同类型的填料(如化学吸附相、膜相或毛细管相等),帮助实现对VOCs的有效分离和富集;检测器可以是热导探头、荧光检测器或质谱仪等多种形式,具有高灵敏度和高分辨率。

4. 控制软件

控制软件通常与微量顶空气体分析仪配套使用,在采集、处理及输出结果时承担关键角色。该软件具备丰富的功能模块(如自动校准、智能警报等),同时支持离线监控与远程在线监视两种方式。

2. 微量气体检测原理

微量顶空气体分析仪主要依靠下列三个原理进行微量气体检测:

1. 热解析法

热解析法使用高温爆炸或火焰分解技术,将VOCs转化为H2O和CO2等易于识别的物质。该方法在实践中应用较少,因其对设备性能要求较高且存在相当大的误差风险。

2. 质谱法

质谱法是一种基于VOCs成分的碎片信号特征来鉴定它们的方法。该方法具有非常高的选择性和灵敏度,但同时也需要昂贵复杂的仪器支持,并不适合所有应用场景。

3. 顶空柱色谱法

顶空柱色谱法则采用比较广泛、可靠、简单且经济实惠,同时又可以快速准确地完成检测任务。即通过颈接管促使样品进入稀释储罐,在确定好参数后通入色谱系统内进行富集与分离处理,并再次利用控制软件输出结果。

3. 微量顶空气体分析仪优势

与传统化学分析方法(如液相层数试验),微量顶空气体分析仪具有以下明显优势:

1. 非接触式取样

微量顶空气体分析仪采用颈接管和稀释储罐等系统,无需直接将样品与检测装置接触,在避免污染的同时还能有效地降低操作难度和人为误差。

2. 分别率高、灵敏

依靠先进的色谱柱、检测器组合以及一些特殊操作技术,微量顶空气体分析仪在同等条件下能达到更好的分离效果,并且对极其微小信号也有较高响应性(通常可达ppb或ppt级)。

3. 操作简单,实时性强

由于具备自动化控制软件支持,使用者只需按照指定程序执行相应命令即可完成整个过程。并且根据需要调整参数即可获得实时监视结果,在数据处理上也相当方便。

4. 微量顶空气体分析仪限制

虽然已经成为环境科学或工业领域中重要的工具之一,但当前广泛使用着的微量顶空气体分析仪在以下几个方面存在局限:

1. 受温度影响较大

对于含有水汽等其他杂质、或是样品中含有烷基干扰物等情况,微量顶空气体分析仪的检测结果容易受到温度影响而产生误差。

2. 仅适用于VOCs

相较其它化学成分,微量顶空气体分析仪对非挥发性物质的探测能力还不足以覆盖常见污染源。同时由于大多数环境监管机构和国家认可组织所采纳的标准也都属于此范畴。

3. 离线取样效率低

虽然自动进样器可以进行多次连续作业,但在实际应用场景下人们可能需要经常获取即时数据来评估风险水平并及时调整策略,就需要配合在线检测设备来提高取样效率。

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