SVOCs检测装置和方法

技术领域

本发明涉及有机物检测，特别涉及SVOCs检测装置和方法。

背景技术

半挥发性有机化合物(SVOCs)，如邻苯二甲酸盐、有机磷和多溴二苯醚(PBDEs)，在室内环境中普遍存在。SVOCs不仅对人体有明显的毒性效应，还具有多重环境效应。SVOCs可以和氮氧化物发生光化学反应，形成光化学烟雾，也能与大气中的氢氧自由基、硝酸根、臭氧等氧化剂发生多途径反应，生成二次有机气溶胶，对环境空气的臭氧和PM2.5均有重要影响。

SVOCs难降解，能持久存在于空气和水环境中，能长距离运输，并且还具有一定的毒性。当空气和水源受到工业废水、农药和日用化学品等有机物污染时，可能会含有SVOCs，SVOCs对人生殖和遗传系统有负面影响，再加上其具有较强的吸附性，隐形地存在于人类生活环境中，直接或间接地危害人类健康。鉴于此，如何高效地检测其在环境中的含量是否低于国家规定的标准值十分重要。

为了检测环境中的SVOCs，现有技术通常采用液液萃取、固相萃取、固相微萃取和吹扫捕集等方式，但是这些方法具有过程繁琐、检测结果的重复性差、使用的有机溶剂不符合绿色化学的原则，难以实现自动化等不足。

为了解决上述不足，现有专利中的解决方法有以下方案：

1.CN103713079A公开了一种水中SVOCs在线分析方法及仪器，具体方案为，通过预处理技术，将水样通过自动进样模块通过富集解析室进入缓冲池，然后通过水样循环使水样反复经过富集解析室，充分富集水样中的SVOCs后，再逐渐升高富集解析室的温度，通过载气将解析出来的SVOCs送入检测器进行检测。

该方法简单实用，但是在设计时并未考虑到回收率问题，即水样中的SVOCs并非完全富集于富集材料上，添加标准溶液来减小实验误差就显得尤为重要。

2. CN112763611A披露了测定环境空气中半挥发性有机物浓度的装置及方法，具体方式为，利用T型三通连接固相萃取仪和恒流采样泵以及不锈钢圆管，通过恒流采样泵进行空气中SVOCs的采样，采样固相萃取仪的萃取头在不锈钢针管的保护下进入GC-MS进行测定SVOCs。

该方法自动化程度较低，检测过程中针头可能受到污染，检测结果并不一定能真实反应环境中SVOCs的真实浓度等。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种SVOCs检测装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

SVOCs检测装置，所述SVOCs检测装置包括分析单元；所述SVOCs检测装置还包括：

第一富集单元和第二富集单元，所述第一富集单元和第二富集单元并联设置，并分别包括壳体、富集膜和电加热丝，所述富集膜设置在所述壳体内，所述电加热丝设置在所述富集膜内；

第一切换模块，所述第一切换模块用于使第一气体选择性地连通第一富集单元或第二富集单元的入口；

第二切换模块，所述第二切换模块用于使所述第一富集单元的出口选择性地连通第一处理单元或所述分析单元，以及使所述第二富集单元的出口选择性地连通第二处理单元或所述分析单元；

第三切换模块，所述第三切换模块用于使所述第一富集单元的入口选择性地连通第一切换模块或第一进样通道，以及使所述第二富集单元的入口选择性地连通第一切换模块或第二进样通道；

第一进样通道和第二进样通道，所述第一进样通道上设置第一泵和加热器，所述第二进样通道上设置第二泵和渗透管；

第四切换模块，所述第四切换模块用于使第二气体选择性地连通所述第一进样通道或第二进样通道。

本发明的目的还在于提供给了应用SVOCs检测装置的SVOCs检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

根据本发明SVOCs检测装置的SVOCs检测方法，所述SVOCs检测方法为：

液体检测，第二切换模块和第三切换模块切换，液体进入第一进样通道并加热，之后依次通过第三切换模块、第一富集单元、第二切换模块和第一处理单元，液体中SVOCs在富集膜上富集；

第四切换模块切换，第二气体进入第一进样通道，之后依次通过第三切换模块、第一富集单元、第二切换模块和第一处理单元，带走残留的水分；

第一切换模块、第二切换模块和第三切换模块切换，第一富集单元内富集膜加热，第一气体依次通过第一切换模块和第三切换模块后进入第一富集单元，携带SVOCs通过所述第二切换模块，进入所述分析单元；

气体检测，第二切换模块和第三切换模块切换，气体依次通过第二进样通道、第三切换模块、第二富集单元、第二切换模块和第二处理单元，气体中SVOCs在富集膜上富集；

第一切换模块、第二切换模块和第三切换模块切换，第二富集单元内富集膜加热，第一气体依次通过第一切换模块和第三切换模块后进入第二富集单元，携带SVOCs通过所述第二切换模块，进入所述分析单元；

第二切换模块、第三切换模块和第四切换模块切换，第二气体依次通过第二进样通道、第三切换模块、第二富集单元、第二切换模块和第二处理单元，带走残留的气体。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.自动化程度高；

多个泵、切换模块和阀均能自动化运行，实现了空气和水环境中的SVOCs浓度的自动化检测，加载在检测车上时可以应对突发的环境污染事件；

2.检测结果准确；

重复利用设置在壳体内的富集膜低温吸附、高温解析的特点，实现了环境中SVOCs的富集（分离），提高了检测准确性；

在每次检测结束后，或者检测过程中，使用流体清洗流路，防止了多次测量间的交叉污染，提高了检测准确性；

通过在流路中添加内标物、标准物等，提高环境中SVOCs的检测准确度；

即使在环境中SVOCs浓度很低情况下，也可以通过增大进样量来实现对污染物浓度的检测；

3.检测效率高；

设置了并联的富集单元，使得两路富集同时、独立进行，并合理地设置了清洗和检测顺序，提高了分析单元的使用效率，检测效率高；

换热器的使用，高效地利用了预热，提高了膜的吸附效率，也即提高了检测效率；

4.检测成本低

采用膜介质作为吸附SVOCs的载体，可以重复使用且价格低廉。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的SVOCs检测装置的结构示意图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1

图1示意性地给出了本发明实施例的SVOCs检测装置的结构示意图，如图1所示，所述SVOCs检测装置包括：

分析单元1，如采用质谱仪；

第一富集单元9和第二富集单元8，所述第一富集单元9和第二富集单元8并联设置，并分别包括壳体、富集膜和电加热丝，所述富集膜设置在所述壳体内，所述电加热丝设置在所述富集膜内；

第一切换模块，所述第一切换模块用于使第一气体选择性地连通第一富集单元9或第二富集单元8的入口；

第二切换模块，所述第二切换模块用于使所述第一富集单元9的出口选择性地连通第一处理单元或所述分析单元1，以及使所述第二富集单元8的出口选择性地连通第二处理单元或所述分析单元1；

第三切换模块，所述第三切换模块用于使所述第一富集单元9的入口选择性地连通第一切换模块或第一进样通道，以及使所述第二富集单元8的入口选择性地连通第一切换模块或第二进样通道；

第一进样通道和第二进样通道，所述第一进样通道上设置第一泵20和加热器11，所述第二进样通道上设置第二泵19和渗透管14；

第四切换模块，所述第四切换模块用于使第二气体选择性地连通所述第一进样通道或第二进样通道。

为了提高富集效率，进一步地，所述的SVOCs检测装置还包括：

换热器10，所述第一进样通道内的液体经过所述换热器10后温度提升，之后进入所述加热器11，排出所述第二切换模块的液体经过所述换热器10后，温度下降，之后进入所述第一处理单元。

为了保持通道的洁净以提高检测准确性，进一步地，所述第四切换模块的入口连通第二气体，第一出口连通处于所述第一泵20上游的第一进样通道，第二出口连通处于所述第二泵19上游的第二进样通道。

为了提高检测准确度，进一步地，所述SVOCs检测装置还包括：

分离单元2，所述分离单元2设置在所述第二切换模块和分析单元1之间，用于分离SVOCs和第一气体。

为了做到无害排放和计量，进一步地，所述第一处理单元和第二处理单元分别包括流量计和过滤器。

为了提高检测准确性，进一步地，所述SVOCs检测装置还包括：

标液施加单元15，所述标液施加单元15用于根据需要地向所述第一进样通道内加入标液。

为了降低对测量的影响，进一步地，所述第一气体是氦气，所述第二气体是氮气。

本发明实施例的SVOCs检测方法，也即本实施例SVOCs检测装置的工作方法，所述SVOCs检测方法为：

液体检测，第二切换模块和第三切换模块切换，液体进入第一进样通道并加热，之后依次通过第三切换模块、第一富集单元9、第二切换模块和第一处理单元，液体中SVOCs在富集膜上富集；

第四切换模块切换，第二气体进入第一进样通道，之后依次通过第三切换模块、第一富集单元9、第二切换模块和第一处理单元，带走残留的水分；

第一切换模块、第二切换模块和第三切换模块切换，第一富集单元9内富集膜加热，第一气体依次通过第一切换模块和第三切换模块后进入第一富集单元，携带SVOCs通过所述第二切换模块，进入所述分析单元1；

气体检测，第二切换模块和第三切换模块切换，气体依次通过第二进样通道、第三切换模块、第二富集单8元、第二切换模块和第二处理单元，气体中SVOCs在富集膜上富集；

第一切换模块、第二切换模块和第三切换模块切换，第二富集单元8内富集膜加热，第一气体依次通过第一切换模块和第三切换模块后进入第二富集单元，携带SVOCs通过所述第二切换模块，进入所述分析单元1；

第二切换模块、第三切换模块和第四切换模块切换，第二气体依次通过第二进样通道、第三切换模块、第二富集单元8、第二切换模块和第二处理单元，带走残留的气体。

为了提高检测效率，进一步地，液体和气体同时进样及富集，之后，第一富集单元9和第二富集单元8内的SVOCs分时间地进入所述分析单元1。

为了提高检测效率，进一步地，SVOCs分时间地进入所述分析单元1的方式包括以下步骤：

通过切换模块的切换，第二富集单元8内富集膜加热，第一气体通过第四切换模块、第三切换模块进入第二富集单元8内，携带SVOCs通过第二切换模块，进入所述分析单元1；同时，第二气体依次进入第一气体通道、加热器11、第三切换模块、第一富集单元9、第二切换模块和第一处理单元；

通过切换模块的切换，第二气体依次进入第二气体通道、第三切换模块、第二富集单元8、第二切换模块和第二处理单元；同时，第一富集单元9内富集膜加热，第一气体通过第四切换模块、第三切换模块进入第一富集单元9内，携带SVOCs通过第二切换模块，进入所述分析单元1。

实施例2

根据本发明实施例1的SVOCs检测装置和方法在环境SVOCs中的应用例。

在该应用例中，如图1所示，第一进样通道中，依次设置过滤器28、三通阀25、第一泵20、三通阀16、换热器10、加热器11，留样瓶29连通过滤器28上游的进样管；第二进样通道上，依次设置过滤器27、三通阀22、第二泵19、渗透管14；

第二气体瓶26装有氮气，第四切换模块包括三通阀25、三通阀22、电磁阀23-24，从而实现了氮气根据需要地进入第一进样通道和/或第二进样通道；

第一气体瓶21装有氦气，第一切换模块包括电磁阀17-18、三通阀12和三通阀13，使得当第一切换模块切换时，第一气体选择性地进入第一富集单元9或第二富集单元8；第一富集单元9和第二富集单元8均包括壳体和富集膜，电加热丝设置在富集膜内，电源连接电加热丝；

第三切换模块包括三通阀12、三通阀13，使得当三通阀13切换时，第一富集单元9的进口选择性地连通第一进样通道或电磁阀17，当三通阀12切换时，第二富集单元8的进口选择性地连通第二进样通道或电磁阀18；

第二切换模块包括三通阀7和三通阀6，第一处理单元包括过滤器5，第二处理单元包括流量计4和过滤器3，使得当三通阀7切换时，第一富集单元9的出口选择性地连通分离单元2或第一处理单元，当三通阀6切换时，第二富集单元8的出口选择性连通分离单元2或第二处理单元；分离单元2用于实现氦气和SVOCs的分离。

本发明实施例的SVOCs检测方法，也即本实施例SVOCs检测装置的工作方法，所述SVOCs检测方法为：

进样阶段，第二切换模块和第三切换模块切换，水样依次通过过滤器28、三通阀25、第一泵20、三通阀16、换热器10、加热器11和三通阀12，进入第一富集单元9内，水样中SVOCs在富集膜上富集，透过富集膜的水样通过三通阀7，经过换热器后降温，最后穿过过滤器5排出；同时，空气依次通过过滤器27、三通阀22、第二泵19、渗透管14和三通阀13，进入第二富集单元8内，空气中SVOCs在富集膜上富集，透过富集膜的气体通过三通阀6，最后穿过过滤器3排出；

检测阶段，通过切换模块的切换，利用电加热丝加热第二富集单元8内富集膜，解析出SVOCs，第一气体依次通过电磁阀18、三通阀13后进入第二富集单元8，携带SVOCs依次通过三通阀6、分离单元2，进入分析单元1；同时，第二气体依次通过电磁阀24、三通阀25、第一泵20、三通阀16、所述换热器10、加热器11、三通阀12、第一富集单元9、三通阀7、换热器10和第一处理单元，从而排出第一进样通道内的残留水分；

通过切换模块的切换，第二气体依次通过电磁阀23、三通阀22、第二泵19、渗透管14、三通阀13、第二富集单元8、三通阀6和第二处理单元，从而排出第二进样通道内残留气体；同时，第一富集单元9内富集膜加热，解析出SVOCs，第一气体依次通过电磁阀17、三通阀12后计入第一富集单元，携带SVOCs依次通过三通阀7、分离单元2，进入所述分析单元1。

通过上述方式，实现了空气和水样中SVOCs的同时测量，且互不干扰。