GC5000 Sistema de monitoramento cromatográfico on-line de matérias orgânicas voláteis

Antecedentes:

A poluição por fumaça fotoquímica é um dos problemas regionais mais importantes da poluição atmosférica em todo o mundo. É principalmente composto por óxidos de nitrogênio na troposfera, substâncias orgânicas voláteis em condições meteorológicas especiais (luz, sem vento ou vento), após uma série de reações fotoquímicas complexas, gerando uma série de poluentes secundários, incluindo ozônio, peróxidos, aldeído e nitrato de peróxido de acetilo. Destes poluentes secundários, o ozônio é o maior. Vários estudos mostram que o ozônio é extremamente perigoso para o corpo humano, materiais e culturas. Com a aceleração do processo de urbanização e industrialização, desde o final da década de 1990 até hoje, a poluição por ozônio em altas concentrações perto do solo tornou-se um grave problema atmosférico em grande parte do nosso país.
Os compostos orgânicos voláteis (COV) desempenham um papel fundamental no ciclo de oxidação fotoquímica da troposfera e são precursores importantes de poluentes gaseosos secundários urbanos e regionais, controlando direta ou indiretamente a velocidade e eficiência da geração de fotooxidantes e têm um impacto significativo no potencial de oxidação atmosférica. Os compostos orgânicos voláteis são complexos e geralmente podem ser divididos em hidrocarbonetos não metanos (NMHCs), compostos orgânicos voláteis oxigenados (OVOCs) e hidrocarbonetos halogenados.
O sistema de análise de instrumentos GC5000 foi projetado com referência ao padrão PAMS da EPA para monitorar os hidrocarbonetos C2-C12 em matérias orgânicas voláteis, fornecendo informações precisas e representativas a longo prazo para o monitoramento de precursores de ozônio pelos departamentos relevantes; Permitir que as unidades relevantes de prevenção e controle da poluição atmosférica compreendam objetivamente a qualidade do ar, encontrem e estabelecam uma interação completa entre o ozônio e seus precursores e as condições meteorológicas, encontrem as causas da poluição pelo ozônio e, em seguida, estudem estratégias viáveis de prevenção.

Sobre o PAMS:

PAMS é uma abreviação de estações de monitoramento de avaliação fotoquímica. Em 1990As emendas à Lei de Limpeza do Ar foram aprovadas, enquanto a EPA exigiu que os estados estabelecessem estações de monitoramento de avaliação fotoquímica em áreas altamente poluidas pelo ozônio para monitorar completamente o ozônio e seus precursores para entender as causas da poluição pelo ozônio.

O sistema AMA GC5000 é composto por:

O sistema de monitoramento cromatográfico on-line de matérias orgânicas voláteis tipo GC5000 foi desenvolvido, projetado e fabricado pela empresa alemã AMA Instruments com mais de duas décadas de experiência, com tecnologia avançada e desempenho estável sem necessidade de pessoal.

O sistema tem uma alta sensibilidade de detecção de ppt e foi projetado com referência aos padrões PAMS da EPA, otimizado para monitoramento a longo prazo de hidrocarbonetos C2-C12 em precursores de ozônio.

Atualmente, a série GC5000 tem sido amplamente utilizada em redes de monitoramento da qualidade do ar na Alemanha, Holanda, Bélgica, Grécia, Brasil, Itália, Espanha e Coreia do Sul. Superestações em Berlim, Taipei e Seul também estão usando o sistema.

O sistema de monitoramento ambiental atmosférico urbano de Pequim, Nanjing, Guangzhou, Tianjin e Shenzhen escolheu este conjunto de equipamentos. Ao mesmo tempo, o sistema foi aplicado ao monitoramento da qualidade ambiental atmosférica dos Jogos Asiáticos de Guangzhou.

Equipamento principal:

* Cromatografia de análise de COV GC5000 (compostos alvo C2-C5);

* Cromatografia analítica GC5000 BTX (compostos alvo C6-C12);

* Calibrador dinâmico DIM200 (multiplicador de diluição máximo 2500 vezes);

Equipamento auxiliar:

* Fonte de gás: nitrogênio puro, hidrogênio puro, ar comprimido;

* Dispositivos de pré-tratamento de gás, purificação de gás transportador e gás auxiliar;

Gases padrão PAMS (56 amostras misturadas, 1 ppm);

* Computadores de dados;

* 19' armário padrão;

Funções relacionadas:

Para facilitar a compreensão do estado do instrumento e a visualização de espectrogramas e dados, o software AMA monitora inteligentemente o estado operacional da cromatografia analítica e mantém registros de monitoramento, calibração, cortes de energia e outros eventos durante o funcionamento do sistema, facilitando o rastreamento do estado do sistema e da qualidade dos dados.

Através da rede, os usuários podem fazer login remotamente na interface do sistema para ver o estado de funcionamento. Os engenheiros de manutenção podem ajudar remotamente para melhorar a eficiência da manutenção do sistema. Ao mesmo tempo, analise os dados da cromatografia, faça backup para o controlador de dados da fábrica (arquivo txt), evitando que danos ao instrumento resultem em perda de dados originais.

Especificações técnicas:

Os indicadores técnicos do sistema estão em conformidade com a União Europeia eRequisitos da EPA para o monitoramento de precursores do ozônio na atmosfera

* the VDI guideline 2100 of the EU guideline 2002/3/EC ，from February 12th 2002；

* the guidelines of the Technical Assistance Document EPA/600-R-98/161 of US EPA，from September 30th 1998。

Características técnicas:

Controle preciso do fluxo de amostragem e do volume de amostra: a cromatografia GC5000 usa um fluxômetro de massa para controlar o fluxo de amostra e obter o volume de amostra acumulado para evitar os efeitos da pressão e da temperatura ambientais.

Tecnologia de enriquecimento de amostras de dois níveis (para componentes de baixo carbono): a tecnologia de enriquecimento de amostras de dois níveis oferece volumes de enriquecimento de amostras de alta capacidade (com um volume de penetração superior a 800 ml para compostos C2) e capacidade de foco da amostra (garantindo uma alta separação de pico cromatográfica e uma excelente forma de pico).

Nota: no cromatograma da direita, o número é 1-etano; 2-etileno; 3-Propano;

Temperatura de funcionamento do tubo de adsorção > 10 ° C: a temperatura de funcionamento do tubo de adsorção é superior a 10 ° C durante a fase de enriquecimento e foco da amostra, evitando o congelamento do módulo de enriquecimento. adequado para a operação a longo prazo de locais de observação não acompanhados;

A coluna de extração polar como pré-coluna: a coluna de extração polar é capaz de capturar matérias orgânicas de alto ponto de ebulição e vapor de água em amostras de ar ambiente. Evitar o prolongamento do ciclo analítico devido a substâncias com alto ponto de ebulição além do composto alvo; Evite erros de reconhecimento de picos cromatográficos causados pelo desvio de tempo de retenção cromatográfica causado pelo vapor de água. Ao mesmo tempo, a substância retida é rebaixada do pré-pilar durante o ciclo de análise.

Colunas cromatográficas capilares de 60 m: colunas cromatográficas longas que permitem a máxima eficiência de separação, garantindo uma excelente análise de muitos compostos alvo.

Controle totalmente elétrico: o uso de controle totalmente elétrico dentro do sistema, em relação ao controle pneumático, pode reduzir eficazmente a quantidade de manutenção do instrumento. Ao mesmo tempo, é evitada a perda de gás causada por vazamento durante o uso da válvula pneumática.

Parâmetros de desempenho:

Analisador de cromatografia de VOC GC5000

Função: amostragem automática contínua 24h durante todo o dia, usando enriquecimento em dois níveis, coluna cromatográfica para separação, análise de espécies orgânicas C2 ~ C5;

Alcance de medição: 0-300ppb;

Limite de detecção: 0,05 ppb (por exemplo, propano);

Período de análise: 30-60min;

Amostragem:

Tempo de amostragem: 0 ~ 99min (ajustável);

Fluxo: 10 ~ 50 ml / min (ajustável);

Controle de fluxo de massa (MFC);

Volume de amostragem: 200 ~ 800 ml (ajustável);

Enriquecimento:

Enriquecimento bipolar:

Coluna de enriquecimento de nível I: temperatura de amostragem de 15 ° C, temperatura máxima de análise térmica de 350 ° C;

Coluna de enriquecimento secundário: temperatura de foco 20 ° C, temperatura máxima de análise térmica 350 ° C;

Velocidade de aquecimento: máximo 40°C/s;

Caixa de colunas cromatográficas:

Pilar capilar de vidro de quartzo, comprimento 30m ~ 60m;

Faixa de temperatura da caixa: 40-210 ° C;

Taxa de aquecimento: 1-25 °C/min (aumentado a 1 °C/min);

Gas transportador: N2, 99,999%, 3bar;

FID - detector de ionização de chama de hidrogênio;

Requer abastecimento de hidrogênio (H2) e ar auxiliar à combustão;

Hidrogênio, 99,999%, 3bar;

Ar auxiliar, 99,999%, 3bar;

Calibração: permite a calibração de ponto único / múltiplo;

Saída: gráfico de exibição inteligente, especificações de parâmetros, estado de execução, etc., pode completar a configuração, edição e processamento de resultados de vários parâmetros através do menu do sistema;

Fonte de alimentação: 220V 50Hz;

Ambiente operacional:

Temperatura: 0 a 40 ° C (se a temperatura exceder a faixa de temperatura, é necessário instalar ar condicionado);

Umidade relativa: 5-95% sem condensação;

Aparência: 19 "x 6 HU x 600mm, caixa padrão, peso 35 kg;

Analisador de cromatografia GC5000 BTX

Função: amostragem automática contínua 24h durante todo o dia, usando enriquecimento em um único estágio, coluna cromatográfica para separação, análise de espécies orgânicas C6 ~ C12;

Alcance de medição: 0-300ppb;

Limite de detecção: 0,03 ppb (por exemplo, benzeno);

Período de análise: 30-60min;

Amostragem:

Tempo de amostragem: 0 ~ 99min (ajustável)

Fluxo: 10 ~ 50 ml / min (ajustável)

Controle de medidores de fluxo de massa (MFC)

Volume de amostragem: 200-800 ml (ajustável)

Enriquecimento:

Coluna de enriquecimento: temperatura de amostragem 30 ° C, temperatura máxima de análise térmica 350 ° C;

Velocidade de aquecimento: máximo 40°C/s;

Caixa de coluna cromatográfica: coluna capilar de vidro de quartzo, comprimento de 30m ~ 60m;

Faixa de temperatura da caixa: 40-210 ° C;

Taxa de aquecimento: 1-25 ° C / min (aumentado a 1 ° C / min);

Gas transportador: N2, 99,999%, 3 bar;

FID - Detector de ionização de chama de hidrogênio

Requer abastecimento de hidrogênio (H2) e ar auxiliar à combustão;

Hidrogênio, 99,999%, 3 bar;

Ar de combustão, 99,999%, 3 bar;

Calibração: permite a calibração de ponto único / múltiplo;

Saída: gráfico de exibição inteligente, especificações de parâmetros, estado de execução, etc., pode completar a configuração, edição e processamento de resultados de vários parâmetros através do menu do sistema;

Fonte de alimentação: 220V 50Hz;

Ambiente operacional:

Temperatura: 0 a 40 ° C (se a temperatura exceder a faixa de temperatura, é necessário instalar ar condicionado);

Umidade relativa: 5-95%, sem condensação;

Aparência: 19 "x 6 HU x 600mm, caixa padrão, peso 35 kg;

Módulo de calibração DIM 200

Funções:

(1) Sob o controle do analisador de cromatografia GC5000BTX, concluir a mudança do fluxo necessário para amostragem e calibração;

(2) controle preciso do fluxo de gás zero e padrão, alcançar a calibração do sistema cromatográfico, o múltiplo de diluição de 1 a 2500;

abastecimento de gás:

Zero gás (ar puro ou nitrogênio), 3 bar;

Gas padrão: 3 bar;

amostras de gás;

Controle de fluxo:

Gas padrão: 2 ~ 100 ml / min;

Zero gás: 100 ~ 5000ml / min;

Precisão: valor de medição ± 0,5%;

Controle de fluxo de massa (MFC);

Dois métodos (opcionais):

(1) Conecte o sistema de cromatografia AMA através de uma via de comunicação interna, controlado pelo software do sistema de cromatografia, que pode realizar até 20 pontos de calibração ou inspeção automática

(2) juntamente com o software de operação independente opcional ou a interface de controle externo, para realizar a operação autônoma ou o trabalho de controle remoto em linha por meio de E / S digital externo, pode executar até 5 pontos de calibração ou inspeção automática

Fonte de alimentação: 220V 50Hz;

Ambiente operacional:

Temperatura: 0 a 40 ° C (se a temperatura exceder a faixa de temperatura, é necessário instalar ar condicionado);

Umidade relativa: 5-95%, sem condensação;

Aparência: 19", caixa padrão 3H, peso 4 kg

Aplicações do sistema:

O professor Zhu Bing, da Faculdade de Física Atmosférica da Universidade de Engenharia da Informação de Nanjing, usou o sistema GC5000 para analisar os COV no ambiente (C2-C12), analisando os COV sob o efeito de diferentes direções do vento, suas concentrações são diferentes e diferentes fontes de emissão contribuem para a quantidade total de COV, a concentração de COV é principalmente afetada pela direção do vento, indicando que a fonte inicial de emissão de COV é local, e na região nordeste urbana, a concentração de COV é afetada pela transmissão regional, através da avaliação de métodos potenciais de formação de congêneres de acrílico e ozônio. A contribuição química das olefinas para a formação do ozônio foi demonstrada em 57%-58%, usando análise de componentes principais / análise de modelos de receptores de componentes principais absolutos. Os resultados mostraram que 39% dos COV na região são originados principalmente de emissões de veículos, com o uso de solventes e fontes industriais representando 36%.