[發(fā)明專利]一種檢測氣體中非甲烷總烴濃度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910812908.5
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110411973B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張中申;黎剛剛;郝鄭平;李娜;張鑫;程杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 王春霞

本發(fā)明公開了一種檢測氣體中非甲烷總烴濃度的方法。所述方法包括如下步驟：將待測氣體通過中溫選擇性催化氧化柱，在260～380℃的條件下進(jìn)行催化氧化，采用NDIR儀器檢測經(jīng)催化氧化后的氣體中二氧化碳的濃度，經(jīng)換算即得到待測氣體中NMHC的濃度；選擇催化氧化柱中裝載的催化劑的組成如下：包括載體和負(fù)載于載體上的活性金屬；載體為分子篩；活性金屬為鈀；催化劑中活性金屬的質(zhì)量含量為0.1～10％。本發(fā)明基于催化氧化?NDIR的技術(shù)檢測非甲烷總烴，通過甲烷乙烷混合氣體的選擇催化氧化作為模型反應(yīng)(非甲烷總烴中最難氧化的為乙烷)，證實了所采用的催化劑具有非常高效的選擇性轉(zhuǎn)化NMHC(如乙烷)而不轉(zhuǎn)化甲烷的能力，完全適用于在非甲烷總烴檢測中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測氣體中非甲烷總烴濃度的方法，屬于氣體監(jiān)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，總揮發(fā)性有機(jī)化合物(Total Volatile Organic Compounds，TVOCs)按世界衛(wèi)生組織(WHO，1989)對其的定義為：熔點低于室溫而沸點在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。非甲烷總烴(Non-Methane Hydrocarbon，NMHC)通常是指除甲烷以外的碳?xì)浠衔?其中主要是C2～C8)的總稱，除含有碳?xì)浠衔锿猓€包括醇、醛、酸、酯、酮等碳?xì)浠衔镅苌镆约癈₈以上揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)。總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOCs)和非甲烷總烴(NMHC)是兩個不同的概念，定義上總揮發(fā)性有機(jī)化合物所涵蓋的范疇大于非甲烷總烴，即有無加上甲烷濃度的區(qū)別。目前，NMHC是主要的一種環(huán)境空氣和工業(yè)廠界源排放氣體的污染程度指標(biāo)，通過NMHC濃度值即可得到污染氣體濃度的大致情況，有利于為環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境執(zhí)法提供一種快速簡便的測量指標(biāo)。由于大氣有機(jī)污染物的排放逐漸受到政府、社會與公眾的廣泛關(guān)注，總揮發(fā)性有機(jī)物和非甲烷總烴的監(jiān)測儀器的靈敏性、便捷性以及安全性等性能一直以來都是環(huán)保部門和監(jiān)測儀器制造廠商關(guān)注的重點。目前在非甲烷總烴的檢測分析方法中，普遍采用的分析方法包括氣相色譜法、熒光光度法、毛細(xì)管電泳法等。其中，因為氫火焰離子檢測器(FID)對碳?xì)溆袡C(jī)物具有的高靈敏度和線性寬度，所以用色譜柱分離甲烷和NMHC加FID檢測器(GC+FID)方法是國內(nèi)普遍采用的非甲烷總烴監(jiān)測的一種手段。然而，GC+FID方法存在的高純氫氣安全性問題、環(huán)境氣體干擾、“等碳效應(yīng)”導(dǎo)致的含不飽和鍵或雜原子有機(jī)物響應(yīng)值低所引起的檢測濃度的誤差、不能連續(xù)采樣分析等諸多缺點，嚴(yán)重制約著其在不同污染排放源中NMHC監(jiān)測的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)公開了利用催化法檢測非甲烷總烴的方法，但是其方法都是利用FID檢測甲烷，利用催化技術(shù)將TVOCs轉(zhuǎn)換為甲烷，再用FID檢測生成甲烷，進(jìn)而得到NMHC濃度，這種方法依舊使用GC+FID檢測甲烷的濃度，本質(zhì)上沒有擺脫GC+FID檢測法的固有缺陷，如便捷性、安全性和經(jīng)濟(jì)性低等缺點，對目前環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域需求的高經(jīng)濟(jì)性、高效率的檢測TVOCs和NMHC還是會有一定的困難。

基于“催化氧化-NDIR”技術(shù)的非甲烷總烴(NMHC)的監(jiān)測技術(shù)是利用高選擇性、高穩(wěn)定性的催化劑，在一定的溫度區(qū)間內(nèi)，將NMHC催化氧化為二氧化碳和水，再通過目前成熟的非線性紅外(NDIR)測量產(chǎn)生的二氧化碳濃度，從而推算出NMHC的濃度。利用NDIR檢測器技術(shù)有著以下幾個優(yōu)點：體積小，可方便攜帶；安全性高，不含F(xiàn)ID中H₂輔助帶來的安全隱患；經(jīng)濟(jì)性高，相比于FID檢測器，NDIR技術(shù)可大大降低檢測成本；檢測過程快捷，相比于GC+FID方法中色譜柱的分離時間長達(dá)幾分鐘的缺點，催化氧化NDIR技術(shù)可以做到實時監(jiān)測；測量靈敏度高，目前成熟的NDIR傳感器檢測CO₂濃度的靈敏度可達(dá)1ppm(0.536mg/m³，以C計)以下；通過催化氧化技術(shù)可以將NMHC中的目標(biāo)有機(jī)物全部轉(zhuǎn)化為CO₂，有效地規(guī)避了FID/PID對不同種類的有機(jī)物的響應(yīng)差別所引起的檢測濃度的誤差，具有優(yōu)越的全譜檢測能力。