BCT高精度高靈敏度環(huán)境空氣ODS和含氟溫室氣體分析解決方案

方案背景

ODS和含氟溫室氣體有什么危害？

消耗臭氧層物質(zhì)，英文名稱Ozone-Depleting Substances，簡稱ODS，包含6大類鹵代烴，如氟氯碳化物（CFCs）、氫氯氟碳化物（HCFCs）、哈龍（Halon）等。這些化合物主要由工業(yè)生產(chǎn)，用于制冷、清洗和發(fā)泡等領(lǐng)域。它們能在平流層釋放出鹵素原子，催化臭氧光解反應(yīng)，使平流層臭氧量減少，形成南極臭氧空洞，導(dǎo)致過量紫外線輻射到達(dá)地球表面，危及人類和地球生物圈的安全。為了保護(hù)人類生存環(huán)境，1987年世界各國共同簽訂《蒙特利爾議定書》，在全球范圍內(nèi)限制ODS的使用和排放。



含氟溫室氣體，簡稱F-gas，包括《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）之《京都議定書》包含的7類溫室氣體中的4類，即氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（ SF6）和三氟化氮（NF3）。含氟溫室氣體具有BCT的全球增溫潛勢（GWP），如NF3的GWP100高達(dá)15750，而SF6的GWP100高達(dá)23500。因此，盡管大氣中的含氟溫室氣體濃度極低，但含氟溫室氣體和ODS占長壽命溫室氣體輻射強(qiáng)迫的11%，對全球變暖起著重要作用。

分析難點

• 環(huán)境空氣ODS組分濃度很低，ppt甚至亞ppt級別

• 環(huán)境空氣ODS組分濃度波動不大

這兩個特點就要求檢測設(shè)備需具有很高的靈敏度和準(zhǔn)確度。

現(xiàn)在國內(nèi)針對揮發(fā)性有機(jī)物的分析已經(jīng)非常的成熟， 但是準(zhǔn)確度要求30%以內(nèi)，精密度要求10%以內(nèi)，檢出限100ppt左右，這對于濃度極低的環(huán)境大氣ODS和含氟溫室氣體來說，準(zhǔn)確度、檢出限等遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了監(jiān)測需求。

高靈敏度和高準(zhǔn)確的要求導(dǎo)致我們無法用常規(guī)的VOCs分析設(shè)備和分析方法來解決ODS和含氟組分的分析。

分析常見問題

• 采樣及運(yùn)輸：環(huán)境空氣ODS背景值較低，但是由于泄露或者溶劑釋放等因素的影響，運(yùn)行和存儲環(huán)境的背景值可能會很高，VOCs分析常用的低壓和常壓采樣，會有導(dǎo)致泄露的隱患，正壓采樣通常會使用采樣泵，樣品經(jīng)過采樣泵內(nèi)部，很容易造成殘留和交叉污染，而且泵在工作時會散熱，導(dǎo)致密封墊圈釋放出不明組分

• 濃縮系統(tǒng)：為了更高的靈敏度，通常需要更大的濃縮體積，進(jìn)樣體積需要2L甚至更高，但是常規(guī)濃縮系統(tǒng)進(jìn)樣體BCT為1L，而且大體積進(jìn)樣，會導(dǎo)致水分的存在而出現(xiàn)除水阱結(jié)冰的可能，同時濃縮系統(tǒng)和采樣罐的連接過程，會引入實驗室環(huán)境空氣，導(dǎo)致ODS檢測結(jié)果不準(zhǔn)確

• 配氣系統(tǒng)：采樣罐和配氣儀連接處有引入環(huán)境空氣，導(dǎo)致配氣結(jié)果不準(zhǔn)確；

• 清罐系統(tǒng)：VOCs通常采樣罐指標(biāo)，國內(nèi)為100ppt，國際標(biāo)準(zhǔn)為20ppt，無論哪個指標(biāo)都滿足不了亞ppt濃度級別的ODS組分分析。

解決方案

北京博賽德科技有限公司對ODS和含氟溫室氣體分析現(xiàn)狀及分析難點進(jìn)行了研究，并在常規(guī)三級冷阱預(yù)濃縮-GCMS分析方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，推出了這套高精度高靈敏度環(huán)境空氣ODS和含氟溫室氣體分析方案。

• 采樣及運(yùn)輸： 罐采樣的方式，為了避免運(yùn)輸過程中的泄露，采用高壓采樣的方式，避免運(yùn)輸存儲過程中外界氣體漏入采樣罐內(nèi)，同時采樣過程不使用采樣泵，避免使用采樣泵造成的較差污染和采樣泵過熱導(dǎo)致密封元件釋放干擾物質(zhì)

• 濃縮系統(tǒng)：對傳統(tǒng)三級冷阱預(yù)濃縮儀ENTECH 7200進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)樣體積可以達(dá)到3L,同時避免水分的冷凝造成除水阱的結(jié)冰堵塞，優(yōu)化濃縮分析方法，實現(xiàn)罐子和自動進(jìn)樣器無泄漏連接，避免實驗室內(nèi)空氣引入采樣罐內(nèi)

• 配氣系統(tǒng)：對Entech4700高精度稀釋儀進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化配氣過程，保存配氣前和配氣中沒有外界氣體的進(jìn)入干擾。

• 清罐系統(tǒng)：高真空置換清洗采樣罐，采樣罐系統(tǒng)的空白水平在0.1ppt以下，個別組分可以做的更低

實驗結(jié)果

TIC結(jié)果



15種ODS組分全掃譜圖



15種ODS組分SIM譜圖



精密度



5ppt，1500ml重復(fù)性



檢出限



1ppt標(biāo)氣目標(biāo)物重復(fù)性（1ppt，150ml）



通過5倍信噪比的方式得出34種ODS組分的檢出限



結(jié)論

從實驗結(jié)果可以看出，經(jīng)過改造和優(yōu)化，該套分析方案解決了傳統(tǒng)VOCs分析系統(tǒng)無法分析環(huán)境空氣中低濃度ODS和含氟組分的問題，結(jié)合采樣、清罐、配氣、濃縮分析等質(zhì)控流程，可滿足環(huán)境空氣中多種ODS和含氟組分檢測分析的要求。

該套方案經(jīng)過北京博賽德科技有限公司的優(yōu)化和集成，已經(jīng)滿足商業(yè)化檢測設(shè)備的要求。



長按識別二維碼關(guān)注我們