電化學(xué)傳感器、光離子化傳感器在有機(jī)揮發(fā)物TVOC快檢中的應(yīng)用

TVOC是“Total Volatile Organic Compounds”的英文縮寫(xiě)，意思是總揮發(fā)性有機(jī)化合物。

室內(nèi)空氣品質(zhì)的研究人員通常把他們采樣分析的室內(nèi)有機(jī)氣態(tài)物質(zhì)稱(chēng)為VOC，它是Volatile Organic Compound三個(gè)詞第一個(gè)字母的縮寫(xiě)；各種被測(cè)量的VOC被總稱(chēng)為總揮發(fā)性有機(jī)物TVOC（Total Volatile Organic Compounds）。

TVOC是三種影響室內(nèi)空氣品質(zhì)污染中影響較為嚴(yán)重的一種。TVOC是指室溫下飽和蒸氣壓超過(guò)了133.32Pa的有機(jī)物，其沸點(diǎn)在50℃至250℃，在常溫下可以蒸發(fā)的形式存在于空氣中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性，會(huì)影響皮膚和黏膜，對(duì)人體產(chǎn)生急性損害。世界衛(wèi)生組織（WHO）、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院/國(guó)家研究理事會(huì)（NAS/NRC）等機(jī)構(gòu)一直強(qiáng)調(diào)TVOC是一類(lèi)重要的空氣污染物。美國(guó)環(huán)境署（EPA）對(duì)VOC的定義是：除了一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金屬碳化物，碳酸鹽以及碳酸銨外，任何參與大氣中光化學(xué)反應(yīng)的含碳化合物。

TVOC的主要來(lái)源在室外，主要來(lái)自燃料燃燒和交通運(yùn)輸：而在室內(nèi)則主要來(lái)自燃煤和天然氣等燃燒產(chǎn)物、吸煙、采暖和烹調(diào)等的煙霧，建筑和裝飾材料中的膠合劑、涂料、油漆、板材、壁紙等，家具，家用電器，家具、清潔劑和人體本身的排放等。有近千種之多。在室內(nèi)裝飾過(guò)程中，TVOC主要來(lái)自油漆，涂料和膠粘劑。據(jù)報(bào)道，室內(nèi)TVOC濃度通常在0.2mg/m3到2mg/m3之間，而在不當(dāng)裝修施工中，甚至可高出數(shù)十倍。室內(nèi)多種芳香烴和烷烴主要來(lái)自汽車(chē)尾氣（76%-92%）。一般油漆中TVOC含量在0.4-1.0mg/m3。由于TVOC具有強(qiáng)揮發(fā)性，一般情況下，油漆施工后的10小時(shí)內(nèi)，可揮發(fā)出90%，而溶劑中的TVOC則在油漆風(fēng)干過(guò)程只釋放總量的25%。

TVOC的檢測(cè)方法

檢測(cè)TVOC常見(jiàn)的方法有EC、PID檢測(cè)、GC-FID及GC-MS檢測(cè)，其中GC-FID和GC-MS價(jià)格昂貴，且體積大。其中EC電化學(xué)傳感器、PID傳感器體積小、價(jià)格低廉、工作條件簡(jiǎn)單、能耗低，更適合作為便攜式檢測(cè)器。

對(duì)于儀器分析的客戶(hù)，可能對(duì)GC-FID（氫火焰離子化檢測(cè)器）與GC-MS（氣質(zhì)聯(lián)用儀）使用更清楚，工采網(wǎng)今天重點(diǎn)講一下EC（電化學(xué)傳感器）與PID（光離子化傳感器）。

什么是EC電化學(xué)氣體傳感器？

電化學(xué)氣體傳感器（Electrochemical gas sensor)是把測(cè)量對(duì)象氣體在電極處氧化或還原而測(cè)電流，得出對(duì)象氣體濃度的探測(cè)器。

氣體通過(guò)多孔膜背面擴(kuò)散入傳感器的工作電極，在此氣體被氧化或還原，這種電化學(xué)反應(yīng)引起流經(jīng)外部線路的電流。除測(cè)量外，還要放大和進(jìn)行其它信號(hào)加工；

外線路維持經(jīng)過(guò)傳感器的電壓和一個(gè)二電極反向參考傳感器的電壓。在反向電極產(chǎn)生一相反的反應(yīng)。這樣，如工作電極是氧化，則相反電極就是還原。

英國(guó)Alphasense 電化學(xué)傳感器 VOC傳感器-VOC-B4/VOC-A4 ：VOC-B4/VOC-A4既可以檢測(cè) VOC 氣體，又可以檢測(cè) CO 氣體。

同時(shí)使用 VOC-A4 和 VOC-B4 應(yīng)與我們的 A 系(CO-A4) 或 B 系(CO-B4) 傳感器可以估計(jì)無(wú)偏壓下的 VOC 濃度。

Alphasense VOC 電化學(xué)傳感器 VOC-A4 和 VOC-B4是我們電流型四電極空氣質(zhì)量傳感器的完美搭檔。 在環(huán)境空氣質(zhì)量應(yīng)用中，VOC-A4 和 VOC-B4 應(yīng)與我們的 A 系(CO-A4) 或 B 系(CO-B4) 一氧化碳傳感器之一結(jié)合使用。 雖然我們建議針對(duì)空氣質(zhì)量應(yīng)用使用這些傳感器時(shí)不需要偏壓，但 VOC-A4 和 VOC-B4 的偏壓都可以更改為0V、0.1V、0.2V 或 0.3V，從而允許選擇檢測(cè)不同種類(lèi)的氣體。

什么是PID光離子化氣體傳感器？

光離子化氣體傳感器（Photo Ionization Detector）由紫外光源和氣室構(gòu)成。PID 中激發(fā)待測(cè)氣體離子化的源頭就是電離室中的紫外燈，被測(cè)氣體到達(dá)氣室后，被紫外燈發(fā)射的紫外光電離產(chǎn)生電荷流，氣體濃度和電荷流的大小正相關(guān)，測(cè)量電荷流即可測(cè)得氣體濃度。紫外發(fā)光原理與日光燈管相同，只是頻率高，能量大。

光離子化氣體傳感器的基本工作原理

光離子化傳感器運(yùn)用具有特定電離能（如10.6eV）的真空紫外燈（UVV）發(fā)生紫外光，PID檢測(cè)技能選用的V-UV波段在100-200nm，這個(gè)波段是真空紫外燈光源，對(duì)大多數(shù)有機(jī)化合物具有電離才能。在電離室內(nèi)對(duì)氣體分子進(jìn)行炮擊，把氣體中含有的有機(jī)物分子電離擊碎成帶正電的離子和帶負(fù)電的電子，在極化極板的電場(chǎng)效果下，離子和電子向極板碰擊，從而形成可被檢測(cè)到弱小的離子電流。這些離子電流信號(hào)被高靈敏度微電流擴(kuò)大器擴(kuò)大后，一方面經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采樣后直接送入計(jì)算機(jī)的COM口，經(jīng)過(guò)色譜分析渠道對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行分析和處理。另一方面經(jīng)電路擴(kuò)大和數(shù)據(jù)處理，送至顯示器顯示出濃度等參數(shù)值。

PID傳感器檢測(cè)VOC氣體原理光柵技術(shù)

光柵技術(shù)是PID的技術(shù)中心，9.8eV、10.6eV、11.7eV能量的控制由光柵挑選的，真空紫外放電燈宣告的光，依據(jù)窗口資料的不同，輻射紫外光的波長(zhǎng)有多種，氟化鎂晶體安穩(wěn)的結(jié)構(gòu)是紫外光柵的優(yōu)選資料。116.9nm波長(zhǎng)的晶體是檢測(cè)有機(jī)化合物常用的一種資料。

PID傳感器檢測(cè)VOC氣體原理校正系數(shù)

校正系數(shù)（CF，也稱(chēng)之為呼應(yīng)系數(shù)）是使用PID時(shí)特別要注意的一個(gè)參數(shù)。它們代表了用PID丈量特定氣體的靈敏度。它用在當(dāng)以一種氣體校正PID后，經(jīng)過(guò)CF直接得到另一種氣體的濃度，然后減少了預(yù)備很多種標(biāo)氣的費(fèi)事。

制造廠商選用的標(biāo)氣是異丁烯，所以VOC檢測(cè)儀出廠時(shí)都用異丁烯進(jìn)行標(biāo)定。

PID傳感器選型：

工采網(wǎng)提供各種量程的PID傳感器：PID-AH5，PID-AR5，PID-AY5，PID-A15，PID-AH，PID-A1，具體如下：

審核編輯 黃昊宇