低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測技術(shù)分析

摘要：文章主要對低濃度工業(yè)有機廢氣的在線檢測進(jìn)行分析。包括工業(yè)有機廢氣及其濃度檢測技術(shù)需求，基于低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測技術(shù)的檢測系統(tǒng)設(shè)計分析，以及低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測技術(shù)的發(fā)展方向分析。希望通過本次分析，可以為工業(yè)有機廢氣的檢測及其治理工作提供一定參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)有機廢氣；低濃度；在線檢測技術(shù)；檢測系統(tǒng)設(shè)計

隨著當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，工業(yè)有機廢氣所導(dǎo)致的環(huán)境問題也開始備受關(guān)注。為實現(xiàn)工業(yè)有機廢氣的及時、有效治理，低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測成了相關(guān)單位的重點研究技術(shù)。為實現(xiàn)此項技術(shù)的良好應(yīng)用，研究者和技術(shù)人員就需要結(jié)合當(dāng)今低濃度工業(yè)有機廢氣的實際檢測需求，對其在線檢測系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計，并將各種先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備應(yīng)用其中。通過這樣的方式，才可以對低濃度工業(yè)有機廢氣做出科學(xué)檢測，并根據(jù)其濃度變化情況及時做出相應(yīng)的預(yù)警，以此來為相關(guān)單位的工業(yè)有機廢氣治理提供科學(xué)依據(jù)。

1工業(yè)有機廢氣及其濃度檢測技術(shù)需求

1.1工業(yè)有機廢氣及其危害

工業(yè)有機廢氣是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中排放的有毒有害氣體，其中的主要有毒有害成分包括以下幾大類，其一是氮氧化合物，比如一氧化氮、二氧化氮等；其二是碳?xì)浠衔铮热绶紵N、烯烴、烷烴等；其三是含硫化合物，比如有機硫氣溶膠、硫酸鹽、亞硫酸鹽、二氧化硫、硫化氫等；其四是揮發(fā)有機物，包括苯、甲苯等［1］。這些有機廢氣不僅會對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，導(dǎo)致霧霾、灰霾、酸雨等各類環(huán)境問題產(chǎn)生；同時也會對人體健康造成一定程度的不良影響，從而引發(fā)呼吸道疾病、皮膚疾病等，甚至增加癌癥的發(fā)生概率。

1.2工業(yè)有機廢氣濃度檢測技術(shù)現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的先進(jìn)技術(shù)開始被應(yīng)用到了工業(yè)廢氣檢測中。尤其是傳感技術(shù)的應(yīng)用，更是為工業(yè)有機廢氣檢測質(zhì)量的提升奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，我國的很多地區(qū)都以此項技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了大氣環(huán)境質(zhì)量檢測地面站，以此來及時獲取相應(yīng)的大氣環(huán)境污染信息。但是經(jīng)實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的氣體傳感技術(shù)都僅僅適用于濃度較高的工業(yè)有機氣體檢測，污染物濃度越低，檢測準(zhǔn)確度越低，這對于低濃度工業(yè)有機廢氣種類的檢測及其濃度變化情況檢測都帶來了一定程度的不利影響，同時也給工業(yè)有機廢氣治理工作帶來了較大的阻礙。

1.3低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測技術(shù)應(yīng)用需求

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展和環(huán)保理念不斷深入，低濃度工業(yè)有機廢氣的檢測越來越為環(huán)保部門和社會各界所關(guān)注。只有對低濃度工業(yè)有機廢氣進(jìn)行良好的在線檢測，才可以讓大氣環(huán)境中的工業(yè)有機廢氣污染物種類及其濃度變化情況得到及時掌握，以便相關(guān)單位及時采取針對性的應(yīng)對措施。為達(dá)到這一目標(biāo)，低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測技術(shù)開始成為環(huán)保部門與相關(guān)單位重點研究的一項技術(shù)內(nèi)容，而此項技術(shù)的應(yīng)用也成為現(xiàn)代環(huán)境治理工作的一個重要發(fā)展方向。

2基于低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測技術(shù)的檢測系統(tǒng)設(shè)計分析

2.1系統(tǒng)設(shè)計思路

為滿足低濃度工業(yè)有機廢氣的實際檢測需求，本次研究中，特以工業(yè)有機廢氣檢測方面的相關(guān)技術(shù)、設(shè)備為基礎(chǔ)，設(shè)計了一個在線檢測系統(tǒng)，以此來進(jìn)行環(huán)境中的低濃度工業(yè)有機廢氣信息的實時、在線獲取。根據(jù)檢測區(qū)域內(nèi)的實際情況，將檢測點分散布設(shè)在檢測區(qū)域中，將無人值守形式的在線環(huán)境檢測設(shè)備安裝在各個檢測點，以此來實現(xiàn)低濃度工業(yè)有機廢氣檢測數(shù)據(jù)的實時獲取。在該系統(tǒng)設(shè)計中，主要對氣相色譜檢測技術(shù)以及氣相質(zhì)譜檢測技術(shù)加以聯(lián)合應(yīng)用，先通過氣相色譜技術(shù)對空氣中的各種低濃度工業(yè)有機廢氣組分進(jìn)行分離，再通過氣相質(zhì)譜技術(shù)對其中的各個組分進(jìn)行分析。通過這樣的方式，不僅可以進(jìn)一步提升檢測區(qū)域空氣環(huán)境中的低濃度工業(yè)有機廢氣組分判斷精度，同時也可以進(jìn)一步提升廢氣中各個組分濃度的測量精度［2］。除了檢測中必備的氣相色譜儀以及氣相質(zhì)譜儀之外，在該系統(tǒng)中，也應(yīng)用了氣相色譜以及氣相質(zhì)譜自動校準(zhǔn)設(shè)備、空氣采樣設(shè)備以及檢測數(shù)據(jù)上傳的通信設(shè)備。

2.2系統(tǒng)總體設(shè)計

該在線檢測系統(tǒng)的主要組成分3個層次。其一是檢測層，包括設(shè)置在檢測區(qū)域內(nèi)的所有檢測點，各個檢測點設(shè)置的DTU（用來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線終端設(shè)備）以及檢測儀器。其二是通信網(wǎng)絡(luò)層，主要包括工業(yè)以太網(wǎng)和5G無線通信網(wǎng)絡(luò)。其三是信息中心，主要包括實時監(jiān)控PC端、服務(wù)器以及打印機。圖1為低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖：

2.3系統(tǒng)設(shè)備組成

在該在線檢測系統(tǒng)中，主要的組成部分有兩個，其一是檢測點（系統(tǒng)硬件組成部分），即安裝在檢測現(xiàn)場的主要檢測設(shè)備，包括工業(yè)廢氣自動采樣器、工業(yè)廢氣自動處理器、工業(yè)廢氣在線檢測儀器、溫度自動檢測器、壓力自動檢測器、流量自動檢測器以及自動校準(zhǔn)系統(tǒng)等。其二是監(jiān)控中心（系統(tǒng)軟件組成部分），包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用服務(wù)軟件，其中的數(shù)據(jù)庫和通信中心軟件相連接；應(yīng)用服務(wù)軟件和環(huán)?？蛻舳?、企業(yè)客戶端以及管理客戶端相連接。具體應(yīng)用中，主要通過自動采樣器對檢測環(huán)境范圍內(nèi)空氣中的工業(yè)有機廢氣進(jìn)行收集，以供在線檢測儀器進(jìn)行污染物種類及其濃度檢測。獲得的檢測數(shù)據(jù)會通過工業(yè)以太網(wǎng)以及5G移動通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給檢測中心，讓各個客戶端的用戶能夠及時對檢測現(xiàn)場的工業(yè)有機廢氣組分、濃度等信息做到實時掌握。同時，該系統(tǒng)也可以對檢測現(xiàn)場工業(yè)有機廢氣的實際排放情況進(jìn)行實時采集，包括其溫度、氣壓、流量等，以此來為相關(guān)分析提供更加詳實、具體的參考［3］。為提升低濃度工業(yè)有機廢氣的檢測精度，自動校準(zhǔn)系統(tǒng)將定期對在線檢測儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，及時消除其偏移量，讓獲取到的檢測數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。

2.4系統(tǒng)軟件功能

在該系統(tǒng)軟件設(shè)計中，應(yīng)用的是SQL SERVER數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫具有非常高的性能，可對Windows系統(tǒng)優(yōu)勢加以充分利用。其管理技術(shù)十分先進(jìn)，可以為Windows中的圖形化管理工具提供支持，并實現(xiàn)本地以及遠(yuǎn)程系統(tǒng)的管理與配置。同時，該數(shù)據(jù)庫的事務(wù)處理功能也十分強大，可通過各種方式來確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性。通過該數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，便可為系統(tǒng)開發(fā)者與用戶提供一個高度集成化的數(shù)據(jù)庫平臺。將微服務(wù)架構(gòu)作為基礎(chǔ)來進(jìn)行整體系統(tǒng)設(shè)計，讓服務(wù)器與Web終端以及客戶端微信小程序連接，用戶在不需要下載和安裝相關(guān)應(yīng)用程序的情況下便可訪問該系統(tǒng)。

同時，該系統(tǒng)也可以為多種傳感器的應(yīng)用提供支持，根據(jù)實際檢測需求，將各類傳感器設(shè)置在檢測現(xiàn)場，通過工業(yè)以太網(wǎng)以及5G移動通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)傳感器與檢測系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，這樣便可對檢測區(qū)域環(huán)境中的低濃度工業(yè)有機廢氣進(jìn)行良好的實時在線檢測。通過各種傳感器，可實時檢測到現(xiàn)場工業(yè)有機廢氣污染物的溫度、壓力、濃度及其流量等情況，并將采集到的各類數(shù)據(jù)實時傳輸給在線檢測儀器。根據(jù)傳感器采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，在線檢測儀器可以對檢測現(xiàn)場低濃度工業(yè)有機廢氣中各種污染物的當(dāng)前排放量、小時排放量、日排放量、月排放量以及年排放量做出科學(xué)計算，然后將計算結(jié)果通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并與數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)原始參數(shù)進(jìn)行比對，若發(fā)現(xiàn)其排放量呈現(xiàn)增加趨勢，系統(tǒng)會向用戶發(fā)出相應(yīng)的提示，以便相關(guān)單位及時采取針對性的應(yīng)對措施［4］。同時，用戶也可以根據(jù)實際需求，通過用戶端對數(shù)據(jù)庫中的低濃度工業(yè)有機廢氣檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，其獲取到的數(shù)據(jù)為自定義統(tǒng)計圖或表單等形式，從而為相關(guān)單位的工業(yè)有機廢氣與環(huán)境污染分析提供足夠便利。

2.5系統(tǒng)應(yīng)用分析

在通過該在線檢測系統(tǒng)對檢測區(qū)域內(nèi)的低濃度工業(yè)有機廢氣進(jìn)行檢測時，首先通過溫度可控形式的取樣探頭對檢測現(xiàn)場的空氣樣本進(jìn)行自動取樣。通過監(jiān)控中心用戶端，用戶可對取樣探頭的各項參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定。然后通過氣相色譜檢測儀器對樣本中的工業(yè)有機廢氣污染物種類進(jìn)行分離。將Tenax TA、硅膠以及活性炭裝到富集器中作為吸附劑，按遠(yuǎn)程設(shè)定的溫度和時間對樣本進(jìn)行脫附處理。脫附處理后的氣體樣本會進(jìn)入到氣相色譜柱中進(jìn)行有機污染物成分檢測與分離，處理中，將高純度的氮氣用作載氣，按照設(shè)定好的流量、初始溫度、升溫流程等進(jìn)行處理，以此來實現(xiàn)樣本中低濃度工業(yè)有機廢氣污染物組分的科學(xué)分離。之后再通過氣相質(zhì)譜檢測設(shè)備對分離出的有機污染物組分進(jìn)行檢測，檢測中，需在真空隔膜狀態(tài)下通過EI電離法使被測物形成帶電粒子，采用全掃描法對其實施定性分析，采用峰面積外標(biāo)法對其實施定量分析，以此來實現(xiàn)檢測區(qū)域內(nèi)低濃度工業(yè)有機廢氣中各種污染物濃度的科學(xué)、準(zhǔn)確測定，并將檢測結(jié)果實時上傳給該在線檢測系統(tǒng)［5］。每當(dāng)上述檢測流程完成一次之后，系統(tǒng)都會自動通過載氣進(jìn)行富集器清理，完成清理之后，系統(tǒng)將自動進(jìn)入到下一次檢測流程中，并按上述方法繼續(xù)對檢測區(qū)域內(nèi)的低濃度工業(yè)有機廢氣進(jìn)行檢測。表1為該在線檢測系統(tǒng)在某檢測區(qū)域內(nèi)的主要技術(shù)參數(shù)設(shè)置情況：

對于現(xiàn)場檢測到的所有數(shù)據(jù)，都將通過通信網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。對于接收到的數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心在經(jīng)過分析處理之后，會按照檢測區(qū)域內(nèi)的各個檢測點對其進(jìn)行分類，然后以此為依據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表建立，并根據(jù)實時分析結(jié)果以及歷史數(shù)據(jù)對檢測區(qū)域內(nèi)的低濃度工業(yè)有機廢氣污染物種類及其濃度變化情況作出科學(xué)分析，以此來掌握檢測區(qū)域內(nèi)實際的環(huán)境污染情況及其發(fā)展趨勢，從而為區(qū)域內(nèi)的環(huán)境治理工作提供足夠科學(xué)、全面的參考依據(jù)。

3低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測技術(shù)的發(fā)展方向

在當(dāng)今，雖然有越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到了低濃度工業(yè)有機廢氣的在線檢測中，并在很多在線檢測項目中都發(fā)揮出了較好的應(yīng)用優(yōu)勢。但是就目前的在線檢測系統(tǒng)來看，其檢測流程依然相對復(fù)雜，每一次的檢測速度比較慢，且檢測中也比較容易受到一些外部因素的干擾［6］?；诖耍嚓P(guān)專家、學(xué)者與技術(shù)人員還需要對此項技術(shù)加以深入研究，將更加科學(xué)、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用其中，以此來進(jìn)一步提升其檢測速度和檢測精度。如可將當(dāng)今先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等合理應(yīng)用到在線檢測系統(tǒng)中，以此來提升其檢測和分析速度，并根據(jù)實際情況來自動進(jìn)行采樣參數(shù)的調(diào)整。通過這樣的方式，不僅可讓低濃度工業(yè)有機廢氣的在線檢測效率及其質(zhì)量得到顯著提升，同時也可以進(jìn)一步簡化相關(guān)工作流程，減少工作人員的操作任務(wù)量，并有效避免人為因素對檢測結(jié)果的不利影響。

4結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)有機廢氣是導(dǎo)致環(huán)境污染問題、影響人體健康的重要污染源。因此，工業(yè)有機廢氣的污染治理在近年來越來越為相關(guān)部門和社會各界所關(guān)注。但是由于目前的很多檢測技術(shù)都只能對較高濃度的工業(yè)有機廢氣做出準(zhǔn)確檢測；對于低濃度有機廢氣，則很難得出足夠精準(zhǔn)的檢測結(jié)果，其濃度變化情況與發(fā)展趨勢也難以及時被發(fā)現(xiàn)。為解決這一問題，相關(guān)單位和研究者就需要對低濃度工業(yè)有機廢氣在線檢測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用策略進(jìn)行研究，以此來實現(xiàn)其在線檢測技術(shù)的合理應(yīng)用，為低濃度工業(yè)有機廢氣的科學(xué)檢測以及環(huán)境治理工作質(zhì)量的提升提供良好的技術(shù)支撐。

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