传感器技术(PID、FID)在VOCs监测中的应用

iotsensor

8月4日生态环境部印发《关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题的通知》，对各行各业挥发性有机物(VOCs)的排放要求与检查细则做出详细规定。山东、广东等地级市也纷纷发布区域VOCs治理改造要求或意见征集。政策的不断出台，表明国家治理VOCs污染的决心和实际行动，VOCs污染将成为“十四五”乃至更长一段时间大气污染治理领域的主角，VOCs监测与治理市场已进入加速发展期。

VOCs(挥发性有机物)是大气中形成臭氧和PM2.5的重要前体物。石化、化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销等行业是VOCs重点排放源。相对于颗粒物、二氧化硫、氮氧化物污染控制，我国VOCs管理基础薄弱，已成为大气环境管理的短板。近年来，我国VOCs治理行业正处在快速发展阶段，集中度将不断提升，VOCs治理市场规模大幅扩容。据研究机构预测，未来5年，这一市场规模有望超过3000亿元。
目前市面上有很多VOCs在线监测系统，让人眼花缭乱，其实他们监测气体都差不多，只是依据检验方式的不一样，主要可分成光离子化检测器（PID）和火焰离子化检测器（FID）两大类。VOCs在线监测仪尽管都能监测挥发物有机化合物，但二者还是有很多不同点。
VOCs监测技术分为以下几种类型：传感器技术：常用传感器为PID传感器、FID传感器ID传感器对烷烃响应低;FID传感器对碳氢响应灵敏;两者监测精度均可达PPb，但无法区分VOC种类;常用于危险区域报警、室内环境空气监测。
色谱技术：色谱柱分离法可以测定挥发性有机化合物总量和特征成分，但分析周期长，一般用于固定污染源的在线监测。
质量分析技术：高敏感度（PPT）响应时间短，测量部件多，不需要矫正。但是价格相对昂贵。一般用于实验室、医院、环境应急/追溯的检测。
光谱技术：经常使用FTIR、TDLAS，响应速度快，一般用于地区环境监测/污染源监测。
VOCs常用的分析方法：PID（应用监测THC，TVOC）：探测器体积小，不需要辅助气体，经常用于现场和室内空气监测、危险/泄漏气体应急监测和预警，主要是检测浓度为1ppb-1500ppm的低浓度挥发性有机化合物等有毒气体。灵敏度高，广泛应用的探测器。
FID（THC、TVOC的应用监测）：对THC的反应快，线性范围广，监测气体参数更加精准，使用方便，因此价格也相对较高。
气体色谱（FID/PID/MS）（应用监测THC，TVOC，VOCS）：敏感度高，选择性强，同时测量多种成分。取样分析周期长，响应速度慢。
FTIR（应用监测VOCS）：技术成熟可以监测多种VOCS。现场测量周期短，响应时间快，敏感度低，光学部件的维护成本高。
DOAS（应用监测VOCS（苯类物）：技术成熟，多种成分可同时测定，不需要预备处理，反应快，但敏感度低，主要用于苯类监测。
PID和FID不同之处检验原理不一样：光离子化检测器（简称PID）原理的VOCs在线监测仪在检验样气时，应用紫外线灯光效果来离子化样气，以监测VOC的浓度值，在样气排出后仍可对样气做二次剖析；而选用FID原理的VOC在线监测仪在检验样气时，应用氢火焰离子化样气，点燃后的样气排出后，VOCs气体成分和浓度值都发生了转变，不能做二次剖析。
监测范畴不一样：PID的监测范畴是1~4000ppm或0.1~10000ppm；而FID的监测范畴是1~50000ppm，当VOC的浓度值高过10000ppm时，FID线形更强。因此依据当场的VOC浓度值能够挑选适合精确测量原理的VOCs在线监测仪。
安裝和应用不一样：在安裝和应用层面，选用PID的VOCs线上监测仪身型更加小巧，安装操作方便，成本费较低；选用FID原理的VOCs在线监测仪因必须氡气瓶或氢气发生器，因此在安裝难度系数和技术标准需要高过PID，且成本费较高。
商品制成品不一样：一般选用PID的VOCs在线监测仪可制成携带式VOCs在线监测仪或VOCs在线报警仪，但在自然环境恶劣的环境必须按时清除紫外线杀菌灯和感应器；选用FID的VOCs在线监测仪一般制成身型很大的服务器机柜，内嵌氢气发生器和零气产生器。
对于VOCs在线监测仪中的PID传感器选择,可以选择工采网推出的英国AlphasensePID光离子原理传感器PID-A1/AH：量程分别为100ppb-6000ppm以及1ppb-50ppm，灵敏度高、稳定性高，量程宽，性价比高，是当前VOCs气体监测中最为常见的检测方案；可检测VOCs等可挥发性气体种类多；分别常用于炼油工业监测，危险化学品泄露的紧急处理以及泄露危险区域界定，油罐油站的安全监测，有机物排放净化效率监测以及大气监测应用等。

PID-A1/AH