水质VOC监测仪

价值工程

1背景

工农业的迅速发展和人类活动的日益加剧，大量有毒

有害污染物被排放到湖泊、

河流、海洋，环境污染造成的毒性危害也越加严重，大量的有毒化合物给水质监测带来了严重的挑战。在过去几十年，尽管分析方法的灵敏度已经大为改善，但化合物的毒性效应是所有组成物质拮抗作用或抑制作用的综合结果，所以单纯的化学物质的限定不能为水体的安全提供充分的保障。在此情况下，人们开始利用生物学的方法对污染物的毒性进行测定，从而最终判定环境样品的VOC 效应。生物毒性检测能直观地反映污染水体对生物种群的VOC ，是预测和控制化学物质污染的一种不可缺少的辅助手段，因而得到了广泛应用和迅速发展。

因此检测其毒性的任务也越来越紧迫，我国以前的毒性检测均采用特定物质分析方法，也就是针对某种有害化学物进行化学定量分析，确定其含量。这种方法的分析结果比较精确，但是分析前需要大概知道可能存在有害物质种类，分析时间也很长。由于毒害物质种类众多，难以评价多种毒物的VOC 和生物效应。

2核心部件描述

VOC 检测技术与其他厂家的最大区别就是检测器不同，根据检测器的调研报告分析，最终选定光离子化检测器作为技术方案，下面是光离子检测器的资料介绍。

光离子化检测器（PID,photo ionization detector ）使用一只具有10.6eV 能量的真空紫外无极放电灯作为光源，可使空气中大多数有机物和部分无机物电离，但仍保持空气中的基本成分如N 2、O 2、H 2O 、CO 2不被电离（这些物质的电

离电位大于10.6eV

）。被测物质的成分由色谱柱分离后进入离子化室，经过真空紫外无极放电灯照射电离，然后测量离子电流的大小，即可得到物质的含量。物质的种类根据色谱柱保留时间定性。

3设计方案

3.1仪器结构仪器的核心部分是真空紫外光源和离

子化池，被分析的气体样品经注射口注入，然后由载气带入色谱柱。被测物质经色谱柱分离后进入离子化池，离子化池的上盖为真空紫外无极放电灯的窗口，两侧是电极。电极收集在真空紫外辐射下产生的离子，并产生离子电流，电离电流经放大后，由下位机将采集到的数据发送到上位机，然后进行数据处理、记录、显示和存储。仪器使用的载气是氮气，进入色谱柱之前需经净化，除去其中的微量有机物。其结构原理图如图1所示：

3.1.1载气单元载气单元包括净化管、流量调节装置和气泵，由于采用空气作为载气，而空气中含有很多微量有机物，因此，需要通过净化管对空气进行净化，净化管内部填充了活性炭，可以有效吸收大量的微量有机物，减少对检测造成干扰，可以采用中国科学院大连化学物理研究所研制的复合型载气净化管。气泵采用无刷技术的电机，保证能长期稳定可靠的工作，得到稳定的载气流量。流量调节装置可以根据气泵的流量大小进行微调，保证可以得到有效的分离度。

3.1.2进样单元进样单元包括顶空进样器、注射器

和微量切换阀，

其中注射器采用微量注射器，能精确抽取1-10μL ，精度达到±0.05μL 。微量切换阀用于完成注射器——————————————————————

—作者简介：农永光（1981-），男，广西桂平人，工程师，大学本科，研究方向为仪器在线监测技术。

水质VOC 监测仪的研究

Design of Water VOC Monitor

农永光NONG Yong-guang ；郭炜GUO Wei ；赵文峰ZHAO Wen-feng ；胡刚HU Gang

（中节能六合天融环保科技有限公司，北京100085）

（CECEP L&T Environmental Technology Co.，Ltd.，Beijing 100085，China ）

摘要：通过研究水质VOC 监测仪的结构，仪器包括载气单元、进样单元、色谱单元、检测单元和显示控制单元，实现了水质VOC

的在线监测。

Abstract:The paper presents the structure of water VOC monitor,including a carrier gas unit,the injection unit,chromatographic unit,a detection unit,and a display control unit,and achieves the online monitoring of the water quality of VOC.

关键词：色谱；在线监测；光离子检测器Key words:chromatogram ；online monitoring ；photoionization detector 中图分类号：X52文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）

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Value Engineering

0引言

云爆弹是一种以气化燃料在空气中爆炸产生的冲击波超压获得大面积杀伤和破坏效果的弹药[1]，它的出现被认为是常规弹药的重大发展。其装药成分之一硝酸异丙酯具有沸点低、易挥发、密度比空气大、无色而不易察觉、容易与空气混合成易燃易爆的混合体系的特点[2]。在长期储存过程中，硝酸异丙酯的挥发也是不容忽视的问题。因此，分析弹药仓库安全环境，掌握硝酸异丙酯对弹药库房安全

硝酸异丙酯对火工品密封性能影响研究

Research on the Influence of C3H7NO3on Security of EED

王阵①WANG Zhen；雷宇②LEI Yu；刘磊③LIU Lei

（①军械工程学院，石家庄050003；②解放军78666部队，昆明652102；③解放军78618部队，成都610100）

（①Ordnance Engineering College，Shijiazhuang050003，China；②Unit78666of PLA，Kunming652102，China；

③Unit78618of PLA，Chengdu610100，China）

摘要：以电雷管为试验对象，对不同浓度的C3H7NO3气体对电雷管密封性能的影响进行了试验研究。建立了C3H7NO3-密封胶扩散模型，对C3H7NO3气体在密封胶中的扩散进行了分析，结果表明：密封胶的腐蚀速度与C3H7NO3气体的浓度成正比。

Abstract:The influence of different concentration of C3H7NO3on security of EED was studied by taking electric detonator as the research object.A diffusion model between C3H7NO3gas and sealant was established,and the diffusion of the C3H7NO3gas in electric detonator sealant was analyzed.The results show that the corrosion speed of sealant is proportional to the concentration of C3H7NO3gas.

关键词：C3H7NO3；扩散；火工品

Key words:C3H7NO3；diffusion；EED

中图分类号：TJ4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）01-0307-02——

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作者简介：王阵（1988-），男，山东泰安人，军械工程学院，在读硕

士，研究方向为武器系统与运用工程。

进样动作后，能迅速切换到载气通道，其响应时间50mS 以内，无死体积。顶空进样器是水中VOC取样的关键部件，如何保证水中的VOC能准确、可靠取样，是重中之重。

3.1.3色谱单元色谱单元包括色谱柱和色谱恒温箱，色谱柱采用20m（0.53mm）的毛细管柱，色谱恒温箱的要求如下：

①温度设定增减量（℃）：0.1；

②控温精度（℃）：±0.1；

③温度稳定性（℃）：±0.1。

色谱恒温箱能够精确、稳定的控制色谱柱的工作温度，优良的温度控制精度能有效提高柱效、改善色谱峰分离度、保护横流泵并延长色谱柱的使用寿命和保证重现性，因此，色谱恒温箱的温度控制精度要求很高，本温控箱采用原装进口温控器和传感器，具备PID智能自整定，加热元件采用先进的TPC及膜加热技术，使用寿命成倍增长。

3.1.4检测单元检测单元包括UV灯、离子化池和极化电源，UV灯能量主要有三种，分别为9.8eV、10.6eV和11.7eV，能量越高能检测的物质种类也就越多，根据市场UV灯产能、成本、应用领域以及检测物质需求等因素，本方案采用10.6eV。离子化池采用不锈钢材料，用于固定UV灯和检测气体。极化电源主要是给UV灯提供极化电压，同时检测极化电流，得到被检测物质的响应电流信号。

3.1.5显示控制单元显示控制单元包括显示工控机、MCU控制板和驱动板，显示工控机采用ARM9显示屏与触摸屏一体化的工控机，主要负责与MCU控制板的通讯、数据结果运算显示和数据上传等功能，将仪器结果显示出来，同时提供操作显示画面、仪器控制信号显示，以及与数据控制平台的数据传输等。MCU控制板采用C8051F120型号的CPU，主要负责与显示工控机的通讯、仪器流程时序控制、光电信号采集和集成取水控制等，集成取水控制主要包括水位液位、水样预处理等，光电信号采集主要包括光电信号、进样系统液位信号和温度等信号的采集等。

3.2可检测的挥发性有机物参数

①苯系物：苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯乙烯；

②烷类有机物：环氧乙烷、苯、甲苯、二甲苯、乙烷、烷烃（直到辛烷）；

③卤代烃：氯乙烯、氯乙烷、二氯甲烷及其它氯甲烷类和轻质氯苯类；

④烯烃类：异戊二烯、乙烯、丙烯、丁烯；

⑤其他有机物：硫化氢、轻质硫醇类、有机硫（直至二甲基二硫），丙酮、甲基乙基酮、胂、磷化氢、乙醛、醛类（直至己醛）乙二醇脂类、氟氯甲烷类(氟里昂)、异氰酸甲脂、环己酮、丙烯酸乙酯、轻质醇类。

4结论

通过设计载气单元、进样单元、色谱单元、检测单元和显示控制单元，成功研制了水质VOC在线监测仪器，能检测绝大部分挥发性有机物。

参考文献：

[1]魏爱雪.EPA－8260方法测定水中VOC的质量保证[J]．环境科学进展，1996.

[2]王向明，陈正夫，王玲利，胡耀铭，邵波.如何降低水中VOC 分析的检测限[J].环境监测管理与技术，1999.

[3]国家环保局.水和废水监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,1989:376-378.

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