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VOC快檢利器——光離子化氣體傳感器(PID)??!

發布時間:2021-07-28   點擊次數:2943次
提起VOC檢測,可能環境的小伙伴比較熟悉,今天主要跟大家分享一下光離子化氣體傳感器(PID)方法檢測VOC。

1、什么是VOC?

VOC是揮發性有機化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫,是在室溫以氣態分子的形態排放到空氣中的所有有機化合物的總稱。VOC 所涵蓋的有機物種類繁多而且其組成成分多樣,主要有:氯化物、苯類化合物、氟利昂化合物、有機醇、有機酮、有機醚、有機醛、有機酯、有機胺、有機酸以及石油烴化合物等。VOC及所形成的二次污染物不僅本身具有較強毒性對人們的健康帶來負面影響,而且VOC作為臭氧和PM2.5的前體也影響著大氣質量,是復合型空氣污染的主要“貢獻者“之一。

2、VOC的檢測方法

檢測VOC常見的方法有PID檢測、GC-FID及GC-MS檢測,其中GC-FID和GC-MS都是用來檢測VOC氣體總值的,在混合氣體環境中不能檢測出單獨某一種VOC氣體。GC-FID與GC-MS也可以測出具體某一種VOC氣體成分,但價格昂貴,且體積大。其中PID傳感器體積小、價格低廉、工作條件簡單、能耗低,更適合作為便攜式檢測器。

表1 VOC檢測方法

參數

GC-MS

GC-FID

PID

使用方式

氦氣瓶

氮氣瓶、氫氣瓶、空氣瓶

便攜式

重量

非常重

較重

很輕

尺寸

體積非常大

體積較大

很小

檢測范圍(ppm)

更寬

050000

010000

數據線性

全范圍線性較好

全范圍線性較好

低濃度線性良好

選擇性

無選擇性

無選擇性

低能量燈增加選擇性

檢測氣體

VOC氣體

VOC氣體

VOC氣體、某些無機氣體

樣品

破壞檢測

破壞檢測

無損檢測可回收

操作使用

極為復雜

較為復雜

簡便簡潔

檢測費用

極其高

極低

檢測速度

極其慢

極快

3、什么是PID?

對于儀器分析的小伙伴,可能對GC-FID(氫火焰離子化檢測器)與GC-MS(氣質聯用儀)使用更清楚,我們今天重點講一下PID(光離子化檢測器)。

光離子化氣體傳感器(簡稱PID)由紫外光源和氣室構成。PID 中激發待測氣體離子化的源頭就是電離室中的紫外燈,被測氣體到達氣室后,被紫外燈發射的紫外光電離產生電荷流,氣體濃度和電荷流的大小正相關,測量電荷流即可測得氣體濃度。紫外發光原理與日光燈管相同,只是頻率高,能量大。

1.webp.jpg

圖1 PID傳感器結構

PID工作原理:

1、在真空玻璃腔內充入高純稀有氣體例如惰性氣體。
2、用可透紫外光的窗口將玻璃腔體密封。
3、外加電磁場進行激發。
4、在外加電磁場的作用下,被電離氣體產生電流,進而被檢測到。

2.jpg

圖2 PID傳感器工作原理


4、PID傳感器類型與品牌調研


PID傳感器可以按照紫外燈能量、壽命及檢測氣體分類,主要可以分為以下類型。

表2 PID傳感器類型

紫外燈能量(eV)

9.6eV

10.6eV

11.6eV

紫外燈壽命

6個月

12~24個月

6個月

檢測氣體種類

114

250

300


在VOC快檢領域, PID傳感器品牌幾乎都是進口儀器公司,國產采用PID技術的檢測設備僅鎂匯科技一家企業。

表3 PID傳感器品牌

品牌

典型產品

英國阿爾法Alphasense

PID-A1

英國離子科學Ion  Science Ltd.

FirstCheck F Ex6000,世界上*PPB級PID檢測器的多組分氣體檢測儀

美國貝斯蘭Baseline–MOCON

PID-TECH  FirstCheck F Ex6000

MeiHui鎂匯科技PID-GH,專注PID研發可替代進口品牌PID配件

5、PID的國產替代

通過分析比對,可以看出采用PID技術的檢測設備與動輒花費大幾十萬的GC-FID、GC-MS相比,具有明顯的優勢,不但便攜快捷而且設備成本低。


表4 國產配件與進口配件對比

類型

價格

貨期

特點

進口配件

國產3~5倍

15~90天

更新換代快

國產配件

進口1/3~1/5

2~5天

精準定制

進口儀器進口備件具有價格貴、費用高、購買周期長。一旦PID的氘燈損壞或者其他配件缺失,將存在一定時間的空白等待期,將會嚴重影響到VOC檢測工作的檢測進度。解決辦法無外乎有兩個:


1、增加進口配件的儲備與存儲,但會增加資源浪費與資金壓力;

2、尋找進口配件的國產可替代化。 

6、PID進口替代優選之品

鎂匯科技PID-GHSensor的外型設計可以與主要品牌的PID傳感器進行互換,其可以安裝在任何便攜式和固定氣體檢測儀??蛇M口替代相同規格的PID傳感器光源與其他易損配件。

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圖3 0~200ppmPID的線性范圍

其不同配件的測量范圍最小為0-2ppm,檢出限0.5ppb。最大測量范圍0-10000ppm,最小檢出限為1000ppb。傳感器使用壽命一般為3年,質保2年。氘燈能量為10.6eV,紫外燈管壽命6000h。其他配件一年,并且提供其他配件的購買。


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圖4 PID主要配件圖

綜上所述,目前國內PID氣體傳感器有了較大發展,對已知氣體可以實現快速實時檢測,有著廣泛的應用前景。




轉載自公眾號:實驗室儀器分析

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