TOC分析儀檢測空氣

空氣中的碳–VOC與EC分析

作者利泓科技技術專員 廖婉婷
日期2022-03-09

空氣定義為地球大氣中無氣味的混合氣體,主要成分為氮氣、氧氣,惰性氣體、二氧化碳和水蒸氣。除此之外的其他氣體和顆粒污染物(如SO2、NOx、CO、CH4、O3、油煙和灰塵等)的存在會影響空氣品質和屬性。這些由工業和生活來源釋放的污染物又可以分成不同的類型

  1. 揮發性有機碳化合物(VOC)
  2. 有機碳化合物(OC)
  3. 元素碳(EC)
  4. 顆粒物(PM)

其中,揮發性有機碳化合物(VOC)和元素碳(EC)是會傷及人體健康和危害環境的物質,因此必須由國家制定法律限制和控制規範來監控此類污染物質,像是行政院環保署訂定的空氣品質標準法規、德國環境空氣中污染物濃度條例(BImSchV 22.)

下面我們會介紹不一樣的VOC和EC檢測方法,帶大家了解如何以TOC分析儀和元素分析儀進行VOC與EC的分析。

排放控制的基礎就是空氣品質調查,瞭解大氣污染的來源與散播途徑是十分重要的。通常會以城市為主,並且選擇交通熱點、工業區(靠近煙囪)等地作為採樣熱區。採樣高度以頭部高度為基準以反映對人體的影響,次要選擇離地5至10米作為採集高度。

揮發性有機碳造成的空氣污染屬於空氣品質控制、人類健康和環境保護監測中最重要的參數,但不是唯一的參數。來自於工業、交通或民用燃燒過程中的顆粒物排放同樣會危害環境和人體的健康。像是油煙、煙灰是元素碳和吸附在元素碳表面的高聚有機烴、不飽和烴或芳烴的混合物,而元素碳已知會增加罹患肺癌的風險及死亡率,因此也被列入法律應規範的項目。

TOC分析儀檢測空氣中的TOC / VOC

現行的VOC分析方法主要以固定流量採集方式收集空氣,利用降溫捕集方式濃縮一定量的空氣樣品,再將採樣管置於熱脫附裝置內,脫附之樣品注入GC或GC-MS中測定VOC的含量。  
採用通用TOC分析儀即可快速測定空氣中的有機鍵合碳(TOC / VOC),省去耗時的採樣過程。

空氣樣品透過恆定流速的採樣幫浦收集,在進氣口加裝LiOH吸附管以去除空氣中CO2。以氣密注射針(SGE 2.5ml syringe)從TedlarTM氣袋取樣後直接注入TOC分析儀進樣口,空氣樣品在催化劑與高溫燃燒下完全反應,產生的CO2通過Peltier冷卻乾燥後最後到達NDIR偵測器,得到TC結果。重複一次前述取樣方式,將空氣樣品注入TIC反應室測定TIC。兩次測定完成後,軟體自動計算TC-TIC即空氣中TOC的含量。

空氣樣品採樣工具

 

元素分析儀檢測空氣中的EC / OC

使用細塵採樣器收集周圍的空氣一段時間,通常以2.3m3/h的流速收集8小時,樣品會保留在石英纖維的過濾膜上(如下圖),分析前手動裁切石英纖維過濾膜至大約直徑15mm左右的小碎片。

 

玻璃纖維過濾膜

由左至右分別為無收集、短時間收集和長時間收集後的過濾膜

 

EA樣品船

樣品船的特殊設計可以避免樣品移動過程中損失,同時也確保樣品保持在樣品船中固定的位置

 

OC和EC測定分為兩個階段。一開始在無氧環境下迅速加熱至750°C,過濾膜上部分碳氫化合物熱解為氣態,氣體解吸後完全燃燒為CO2後經乾燥再到NDIR偵測器,此過程又可稱作第一相分析。第一相一旦完成,系統會立即切換為富氣條件,並迅速升溫至1000°C,EC將完全轉化成CO2

完整的OC/EC測定仰賴過濾膜的熱解條件和覆蓋溫度,其連續測定時間為600至1200秒。

總有機碳分析儀

TOC總有機碳分析儀

有機化合物都以碳為基本元素,從總有機碳之測定值可判斷有機物之污染程度。TOC測試時間短,而且極易操作,可作為傳統VOC檢測的替代方法之一。

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微量元素分析儀

微量元素分析儀–碳/氮/硫/氯

適用於固體、液體、氣體和液化氣體樣品。液體和固體樣品可以使用同一自動進樣器。以樣品型態決定燃燒爐方向,可以配置水平、垂直或雙向模式。

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