現在各個行業以及地方的最新廢氣排放標準逐漸落地，對VOCs污染排放企業的檢測設備、排放要求更加嚴格，特別是RTO裝置，其排氣筒一般均需要安裝VOCs在線系統，這是因為一般上RTO的企業，基本都是地區的重點企業。色譜+FID作為環保排放檢測重要的方式之一，其輸出的數據為排放是否達標提供了事實依據，同時也為環保部門提供了監管便利。VOCs在線監測設施的原理及方式又多種多樣，本文對各種檢測原理進行簡單分類和介紹，重點介紹FID原理的VOCs在線系統。
如果說色譜柱是色譜分離的心臟，那么，檢測器就是色譜儀的眼睛。無論色譜分離的效果多么好，若沒有好的檢測器就“看”不到分離結果。因此，高靈敏度、高選擇性的檢測器一直是色譜檢測的關鍵技術。檢測器通常分為選擇型檢測器和通用型檢測器，或分為濃度型和質量型檢測器。

1.選擇型檢測器是指對某類化合物特別敏感，而對另一類化合物又特不敏感的檢測器。ECD對含鹵素化合物和電負性化合物靈敏響應；FPD對含硫化合物、含磷化合物靈敏響應；FTD對含硫化合物、含氮化合物靈敏響應。
2.通用型檢測器是指對所有化合物都有響應，且對各類化合物的響應值差別不大。如TCD、IMD、FID，其中FID除了水和無機氣體外，基本所有組分都有響應。
3.濃度型檢測器，峰高的大小與流動相中樣品的濃度成正比，與流動相的速度無關，以mg/mL計，流動相速度只影響峰寬窄。當用峰面積表示響應信號時，要求流動相速度必須穩定。TCD和ECD屬于濃度型檢測器，其中TCD是典型的濃度型檢測器，其柱后尾吹會大大降低載氣中組分濃度，所以除用微型熱導池或大口徑毛細管柱以外，一般熱導檢測器不能接毛細管柱使用。
4.質量型檢測器，峰高的大小與單位時間內進入檢測器的組分質量成正比。流動相速度大，則單位時間進入檢測器的質量增多，峰高增加。質量型檢測器的峰面積值與流動相速度無關。FPD和FID都是質量型檢測器。
通常與氣相色譜聯用進行VOCs分析的檢測器主要是有氫火焰離子化檢測器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）、質譜檢測器（MSD）、光離子化檢測器（PID）、熱導檢測器（TCD）、火焰光度檢測器（FPD）等，為了擴大被檢測化合物的范圍和降低假陽性的干擾，往往將兩種檢測器串聯使用，可以實現選擇性檢測芳香族以及含碳有機物。常用氣相色譜VOCs檢測器如圖一所示：

圖一：常用氣相色譜VOCs檢測器
我們這里重點來看一下氣相色譜檢測器中使用最廣泛的一種：氫火焰離子化檢測器。
FID對含碳有機物有很高的靈敏度，能檢測到10-12 g/s的痕量物質，適用于痕量有機物的分析，是典型的破壞型質量型檢測器。下面從FID的結構、原理、特點及部分行業應用標準一起分享與探討：
1、 FID結構：
氫火焰離子化檢測器結構簡單，響應快，穩定性好，死體積小，線性范圍寬。其主要部件是離子室，離子室一般由不銹鋼制成，包括氣體入口、出口、火焰噴嘴、極化極和收集極以及點火線圈等部件。極化極為鉑絲做成的圓環，安裝在噴嘴之上。收集極是金屬圓筒，位于極化極上方。兩級間距可以用螺絲調節（一般不大于10mm）。在收集極和極化極間加一定的直流電壓（常用150~300V），以收集極作負極、極化極作正極，構成一外加電場。載氣一般用氮氣，燃氣用氫氣，分別由入口處通入，調節載氣和燃氣的流量配比，使它們以一定比例混合后，由噴嘴噴出。助燃空氣進入離子室，供給氧氣。在噴嘴附件安裝有點火裝置（一般極化極兼點火極），點火后在噴嘴上方即產生氫火焰。

圖二：FID結構圖
2、FID工作原理：
目前認為FID火焰中的電離不是熱電離而是化學電離，即有機物在火焰中發生自由基反應而被電離。有機物CnHm在高溫熱裂解區發生裂解產生含碳自由基?CH；自由基與外面擴散進來的激發態原子或分子氧發生反應，生成CHO+及e-；形成的CHO+與火焰中大量水蒸氣碰撞發生分子-離子反應，產生H3O+ ,化學電離產生的正離子（CHO+、H3O+）和電子（e-）在外加 150-300V直流電場作用下向兩極移動而產生微電流，經放大后，記錄下色譜峰。
當僅有載氣從毛細管柱后流出，進入檢測器，載氣中的有機雜質和流失的固定液在氫火焰（2100℃）中發生化學電離（載氣本身不會被電離），生正、負離子和電子。在電場作用下，正離子移向收集極（負極），負離子和電子移向極化極（正極），形成微電流，流經輸入電阻時，在其兩端產生電壓降。它經微電流放大器放大后，在記錄儀上便記錄下一信號，稱為基流。只要載氣流速、柱溫等條件不變，該基流也不變。實際過程中基流越小越好。但是，基流總是存在的，因此，通常通道調節上的反方向的補差電壓來使流經輸入電阻的基流降至“0”，這就是所謂的“基流補償”。一般在進樣前均要使用基線補償，將記錄器上的基線調至零。進樣后，載氣和分離后的組分一起從柱后流出，氫火焰中增加了組分被電離后產生的正、負離子和電子，在高壓電場的定向作下，形成離子流，微弱的離子流 (10-12?10-18A)經過高阻(106?1011Ω)放大，成為與進入火焰的有機化合物量成正比的電信號。
3、FID特點：
①T90:2s，響應時間快，測量量程：0-100%LEL，但FID是與GC最基本的聯用設備，設備成本高；
②檢測有機物的靈敏度高，有機物的分子量越大，靈敏度越高；
③FID雖是準通用型檢測器，但是有些物質在檢測器上的響應值很小或無響應。這些物質包括：永久性氣體、鹵代硅烷、H2O、NH3、CO、CO2、CS2、CCl4等等；
④為保證混合氣體在色譜柱內不發生冷凝，FID色譜柱內溫度不得低于100℃，收集極離子室內溫度一般高于色譜柱溫度，FID停機時須在100℃以上滅火（先停氫氣，后停加熱電流）。
4、FID應用范圍：
FID氫火焰離子化檢測器具有高靈敏度的特性，適用于有機物的微量分析，因此應用范圍十分廣泛，具體如下：
①環境保護：可用于監測城市大氣和水的質量；
②石油化工：可用于分析大部分的石油原料和產品；
③農業工作：可用于監測農作物中殘留的農藥；
④醫學工作：可用于分析原料中間體、成品及研究人體新陳代謝及生理機能；
⑤食品加工：可用于檢驗及鑒定食品質量的好壞；
⑥尖端科學：可用于軍事監測的控制和研究。
FID的突出優點是對幾乎所有的有機物均有響應，特別是對烴類靈敏度高且響應與碳原子數成正比。它對H2O 、CO2 和CS2 等無機物不敏感，對氣體流速、壓力和溫度變化不敏感。它線性范圍廣，結果簡單，操作方便。它的死體積幾乎為零，可與毛細管柱直接相連。因此，FID無論在過去的填充柱時期，還是毛細管柱逐漸普及的今天，均得到普遍的應用。YIHEAC深耕VOCs治理領域，為合作伙伴提供“投資經濟、運維合理、環保達標、安全可靠”的專業全面解決方案，故針對每個RTO治理項目，我們會根據不同企業的排放特點以及排放組分，制定有針對性的大氣污染防治解決方案，竭盡全力的做到遠遠超過排放標準要求的高品質RTO系統。
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