有機化工異味快速在線監測及實驗比較研究

doi：10.3969/j.issn.1001-5922.2024.02.033

摘 要：采用質子轉移反應飛行時間質譜（PTR-TOF-MS5000）對典型化工異味進行了在線快速監測。結果表明，通過對企業A、企業B和企業C的各類污染源進行連續長時間監測，可得到不同時間段內烷烴、烯烴、芳香烴、含氧有機物和含鹵素有機物等的濃度變化趨勢，并結合生產狀況、工藝特點和其他外在因素，分析影響VOCs含量變化的原因。企業B和企業C的在線監測和離線監測對比分析結果表明，在線監測和離線監測到的VOCs類型相同，且各類污染物的濃度監測結果較為接近，各VOCs質量濃度從大至小的趨勢保持一致，表明采用質子轉移反應飛行時間質譜在線監測的方案可行且具有較高準確性。

關鍵詞：化工異味；典型企業；揮發性有機物；污染強度；快速監測

中圖分類號：X831" " " "文獻標志碼：A" " " "文章編號：1001-5922（2024）02-0124-04

Rapid online monitoring and experimental comparison of odor in organic chemicals

ZHOU Lishong1，YANG Yongtao2，HAN Mingrui1

（1.Environmental Monitoring Center of Tangshan City，Tangshan 063000，Hebei China；

2.Yanshan University，Qinhuangdao 066044，Hebei China）

Abstract：Proton transfer reaction time-of-flight mass spectrometry （PTR-TOF-MS5000） was used for online rapid monitoring of typical chemical odors.The results showed that the concentration change trend of alkanes，alkenes，aromatic hydrocarbon，oxygenated organics and halogenated organics in different periods of time could be obtained through continuous long-term monitoring of various pollution sources in enterprises A，B and C.The reasons affecting the change of VOCs content could be analyzed in combination with production conditions，process characteristics and other external factors.The comparative analysis results of online and offline monitoring between enterprise B and enterprise C showed that the types of VOCs detected online and offline monitoring were the same，and the concentration monitoring results of various pollutants were relatively similar.The trend of VOCs concentration from high to low was consistent，indicating that the online monitoring by proton transfer reaction time-of-flight mass spectrometry was feasible and has high accuracy.

Key words：chemical odor;typical enterprises;volatile organic compounds;pollution intensity;quick monitoring

有機化工作為我國工業發展的重要組成部分，在國民經濟中發揮著重要作用，在有機化工企業生產過程中，會產生不同的化工異味^[1]，這些有機化工異味通過是由烷烴、烯烴、芳香烴、含氧有機物和含鹵素有機物等污染物組成^[2]。雖然各個生產企業都安裝了異味消除裝置，但是實際生產過程中并不能完全對異味進行消除，這不僅與消除裝置的效率有關^[3]，還與有機化工異味能否及時監測有關，而無論是哪種類型的有機化工異味，對周邊生態環境和人民健康都會帶來巨大的安全隱患和威脅^[4]。因此，如何對化工企業中的有機化工異味進行實時監測，并采用適當的消除方案進行去除是大家共同關注的課題^[5-6]。傳統的離線監測的方法雖然具有一定的準確性，但是存在費時費力，無法連續監測有機化工異味并做到及時消除^[7-8]。研究擬嘗試采用將質子轉移反應器（PTR）與飛行時間質譜（TOF-MS）結合起來對 VOCs進行監測的質子轉移反應飛行時間質譜（PTR-TOF-MS ）對不同化工企業的污染物進行監測，對比分析不同企業有機化工異味的監測效果，并與離線監測進行了對比分析，結果將有助于PTR-TOF-MS在各類痕量揮發性有機物的監測中的推廣應用。

1"監測對象與方法

1.1"監測對象

選取3個企業的固定污染源廢氣進行在線監測，其中，企業A的固定污染源為污水站除臭系統排氣筒、企業B的固定污染源為生產車間排放口、企業C的固定污染源為鹽酸乙脒生產車間排放口。

1.2"測試方法

采用PTR-TOF-MS5000型質子轉移反應飛行時間質譜實時監測固定污染源揮發性有機物（VOCs）^[9]。測試過程中，將待測的氣體通過管線連接在質子轉移反應飛行時間質譜上，水溫控制在38 ℃、反應溫度為98 ℃、反應壓力為2 Pa。

2"結果與分析

2.1"企業A的固定污染源監測

對企業A進行固定污染源監測，結果如圖1所示，監測對象包括烷烴、烯烴、芳香烴、含氧有機物和含鹵素有機物。

由圖1可知，通過對企業A的各類污染源進行連續長時間監測，在2017年12月14日～2018年4月11日，企業A的總VOCs含量較大，主要分布為1.23～17.2 gm/L；在2018年4月16日～2018年5月22日，企業A的總VOCs含量較小，主要分布為0.33～1.47 gm/L；在2018年5月23日～2018年6月1日，企業A的總VOCs含量較大，主要分布為1.42～6.23 gm/L。對企業A的各類污染源進行連續長時間監測，可得到不同時間段內烷烴、烯烴、芳香烴、含氧有機物和含鹵素有機物的變化趨勢，并結合生產狀況、工藝特點和其他外在因素，分析影響VOCs含量變化的原因。 如2018年4月16日～2018年5月22日期間總VOCs含量較小，這是因為期間連續生產、設備運行穩定，在正常工作條件下污染物濃度變化較小^[10-13]。

2.2"企業B的固定污染源監測

對企業B進行固定污染源監測，結果如圖2所示，監測對象包括烷烴、烯烴、芳香烴、含氧有機物和含鹵素有機物。通過對企業B的各類污染源進行連續長時間監測，在2018年6月15日～2018年6月27日，烷烴、烯烴、芳香烴、含氧有機物和含鹵素有機物的排放都存在一定波動，且在2018年6月25日時總VOCs排放量最大，其次為2018年6月26日，其他時間段內的總VOCs排放量都在40 gm/L以下?？梢?，企業B在2018年6月25日和2018年6月26日存在污染源集中排放現象（總VOCs質量濃度達到1 000 gm/L以上）。此外，對比分析可知，企業B的各類污染源中含鹵素有機物濃度最高，其次為芳香烴，再次為含氧有機物，而烯烴質量濃度最小。

2.3"企業C的固定污染源監測

對企業C進行固定污染源監測，結果如圖3所示，監測對象包括氯甲烷、氯乙烷、1，3-丁二烯、丙烯、2-丁醇、四氯乙烯、甲苯。通過對企業C的各類污染源進行連續長時間監測，在2018年7月12日，氯甲烷質量濃度最高（375 gm/L以上）；而氯乙烷、1，3-丁二烯、丙烯、2-丁醇、四氯乙烯都在100 mg/L以下；在2018年7月13日，氯甲烷、氯乙烷、1，3-丁二烯含量較高，而丙烯、2-丁醇、四氯乙烯、甲苯質量濃度都在25 mg/L以下；在7月14日，氯甲烷質量濃度最高（約1 300 mg/L），氯乙烷、1，3-丁二烯質量濃度均在250 mg/L以上，而2-丁醇、四氯乙烯、甲苯質量濃度均在25 mg/L以下。

2.4"在線監測和離線監測對比

選取企業B（固定污染源為生產車間排放口）和企業C（固定污染源為鹽酸乙脒生產車間排放口）的監測對象進行對比分析，以進一步驗證在線監測的準確性，其中離線監測采用氣袋法手工采用^[14-15]。

表1為企業B的在線監測和離線監測VOC雙比結果。

由表1可知，在線監測和離線監測到的VOCs類型相同，主要為氯乙烷、二氯甲烷、一氯甲烷、氯乙烯和1，1-二氯乙烯，在線監測條件下，其質量濃度分別為0.914、0.226、4.291、0.276和0.096 gm/L，而在離線監測條件下質量濃度分別為0.221、0.105、0.076、0.036和0.016 gm/L?？梢?，在線監測條件下氯乙烷、二氯甲烷、一氯甲烷、氯乙烯和1，1-二氯乙烯質量濃度都要高于離線監測，且一氯甲烷的差別最大，但是各VOCs質量濃度從大至小的趨勢保持一致，表明采用質子轉移反應飛行時間質譜實時監測的方法可以較為準確地對企業B的VOCs進行監測。

表2為企業C的在線監測和離線監測VOCs對比結果。

由表2可知，在線監測和離線監測到的VOCs類型相同，主要為一氯甲烷、丙酮、四氫呋喃、苯乙烯、2-丁酮、正己烷、氯仿和乙苯，在線監測條件下，其質量濃度分別為1 220.323、2.269、2.463、1.296、1.605、0.250、0.455和0.331 gm/L，而在離線監測條件下濃度分別為1107.745、2.174、2.289、1.109、0.942、0.273、0.475和0.233 gm/L。可見，在線監測條件下一氯甲烷、丙酮、四氫呋喃、苯乙烯、2-丁酮、正己烷、氯仿和乙苯質量濃度與離線監測較為接近，且各VOCs質量濃度從大至小的趨勢保持一致。表明采用在線監測的方案可行且具有較高準確性。

3"結語

（1）對企業A的各類污染源進行連續長時間監測，可得到不同時間段內烷烴、烯烴、芳香烴、含氧有機物和含鹵素有機物的變化趨勢，并結合生產狀況、工藝特點和其他外在因素，分析影響VOCs含量變化的原因。企業B的各類污染源中含鹵素有機物濃度最高，其次為芳香烴，再次為含氧有機物，而烯烴濃度最小。企業C的VOCs、烷烴、芳香烴、含氧有機物和含鹵素有機物會隨著時間劇烈波動，且VOCs日均變化曲線中可見斷續特征，表明企業C的污染物排放存在生產間隙，整體白天排放量要高于夜間;（2）對于企業B，在線監測條件下氯乙烷、二氯甲烷、一氯甲烷、氯乙烯和1，1-二氯乙烯質量濃度都要高于離線監測，且一氯甲烷的差別最大，但是各VOCs質量濃度從大至小的趨勢保持一致;

（3）對于企業C，在線監測和離線監測到的VOCs類型相同，都主要為一氯甲烷、丙酮、四氫呋喃、苯乙烯、2-丁酮、正己烷、氯仿和乙苯，在線監測條件下一氯甲烷、丙酮、四氫呋喃、苯乙烯、2-丁酮、正己烷、氯仿和乙苯質量濃度與離線監測較為接近，且各VOCs質量濃度從大至小的趨勢保持一致。表明采用在線監測的方案可行且具有較高準確性。

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收稿日期：2023-10-15；修回日期：2024-01-08

作者簡介：周立松（1983-），男，高級工程師，研究方向：環境監測等；E-mail：zhouls8723@21cn.com。

引文格式：周立松，楊勇韜，韓明芮.有機化工異味快速在線監測及實驗比較研究[J].粘接，2024，51（2）：124-126.