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VOC快检利器——光离子化气体传感器(PID)!!

发布时间:2021-07-28   点击次数:301次
提起VOC检测,可能环境的小伙伴比较熟悉,今天主要跟大家分享一下光离子化气体传感器(PID)方法检测VOC。

1、什么是VOC?

VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写,是在室温以气态分子的形态排放到空气中的所有有机化合物的总称。VOC 所涵盖的有机物种类繁多而且其组成成分多样,主要有:氯化物、苯类化合物、氟利昂化合物、有机醇、有机酮、有机醚、有机醛、有机酯、有机胺、有机酸以及石油烃化合物等。VOC及所形成的二次污染物不仅本身具有较强毒性对人们的健康带来负面影响,而且VOC作为臭氧和PM2.5的前体也影响着大气质量,是复合型空气污染的主要“贡献者“之一。

2、VOC的检测方法

检测VOC常见的方法有PID检测、GC-FID及GC-MS检测,其中GC-FID和GC-MS都是用来检测VOC气体总值的,在混合气体环境中不能检测出单独某一种VOC气体。GC-FID与GC-MS也可以测出具体某一种VOC气体成分,但价格昂贵,且体积大。其中PID传感器体积小、价格低廉、工作条件简单、能耗低,更适合作为便携式检测器。

表1 VOC检测方法

参数

GC-MS

GC-FID

PID

使用方式

氦气瓶

氮气瓶、氢气瓶、空气瓶

便携式

重量

非常重

较重

很轻

尺寸

体积非常大

体积较大

很小

检测范围(ppm)

更宽

050000

010000

数据线性

全范围线性较好

全范围线性较好

低浓度线性良好

选择性

无选择性

无选择性

低能量灯增加选择性

检测气体

VOC气体

VOC气体

VOC气体、某些无机气体

样品

破坏检测

破坏检测

无损检测可回收

操作使用

极为复杂

较为复杂

简便简洁

检测费用

极其高

极低

检测速度

极其慢

极快

3、什么是PID?

对于仪器分析的小伙伴,可能对GC-FID(氢火焰离子化检测器)与GC-MS(气质联用仪)使用更清楚,我们今天重点讲一下PID(光离子化检测器)。

光离子化气体传感器(简称PID)由紫外光源和气室构成。PID 中激发待测气体离子化的源头就是电离室中的紫外灯,被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。

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图1 PID传感器结构

PID工作原理:

1、在真空玻璃腔内充入高纯稀有气体例如惰性气体。
2、用可透紫外光的窗口将玻璃腔体密封。
3、外加电磁场进行激发。
4、在外加电磁场的作用下,被电离气体产生电流,进而被检测到。

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图2 PID传感器工作原理


4、PID传感器类型与品牌调研


PID传感器可以按照紫外灯能量、寿命及检测气体分类,主要可以分为以下类型。

表2 PID传感器类型

紫外灯能量(eV)

9.6eV

10.6eV

11.6eV

紫外灯寿命

6个月

12~24个月

6个月

检测气体种类

114

250

300


在VOC快检领域, PID传感器品牌几乎都是进口仪器公司,国产采用PID技术的检测设备仅镁汇科技一家企业

表3 PID传感器品牌

品牌

典型产品

英国阿尔法Alphasense

PID-A1

英国离子科学Ion  Science Ltd.

FirstCheck F Ex6000,世界上首台PPB级PID检测器的多组分气体检测仪

美国贝斯兰Baseline–MOCON

PID-TECH  FirstCheck F Ex6000

MeiHui镁汇科技PID-GH,专注PID研发可替代进口品牌PID配件

5、PID的国产替代

通过分析比对,可以看出采用PID技术的检测设备与动辄花费大几十万的GC-FID、GC-MS相比,具有明显的优势,不但便携快捷而且设备成本低。


表4 国产配件与进口配件对比

类型

价格

货期

特点

进口配件

国产3~5倍

15~90天

更新换代快

国产配件

进口1/3~1/5

2~5天

精准定制

进口仪器进口备件具有价格贵、费用高、购买周期长。一旦PID的氘灯损坏或者其他配件缺失,将存在一定时间的空白等待期,将会严重影响到VOC检测工作的检测进度。解决办法无外乎有两个:


1、增加进口配件的储备与存储,但会增加资源浪费与资金压力;

2、寻找进口配件的国产可替代化。 

6、PID进口替代优选之品

镁汇科技PID-GHSensor的外型设计可以与主要品牌的PID传感器进行互换,其可以安装在任何便携式和固定气体检测仪。可进口替代相同规格的PID传感器光源与其他易损配件。

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图3 0~200ppmPID的线性范围

其不同配件的测量范围最小为0-2ppm,检出限0.5ppb。最大测量范围0-10000ppm,最小检出限为1000ppb。传感器使用寿命一般为3年,质保2年。氘灯能量为10.6eV,紫外灯管寿命6000h。其他配件一年,并且提供其他配件的购买。


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图4 PID主要配件图

综上所述,目前国内PID气体传感器有了较大发展,对已知气体可以实现快速实时检测,有着广泛的应用前景。




转载自公众号:实验室仪器分析

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