二噁英前生体在线检测飞行时间质谱仪的研究与应用

二噁英前生体在线检测飞行时间质谱仪的研究与应用

作者:师大云端图书馆 时间:2019-12-06 分类:参考文献 喜欢:3050
师大云端图书馆

【摘要】在城市生活垃圾无害化处理的道路上,焚烧法以其减容、减量化程度高,可实现资源化利用等优点被广泛使用。但是焚烧过程中产生的二噁英具有较强的致畸、致突变作用,对环境和人类的健康造成了严重威胁。二噁英在焚烧烟气中浓度极低,直接检测对检测仪器要求较高。二噁英前生体关联法的提出,为二噁英快速检测提供了新途径。飞行时间质谱(TOFMS)具有分析速度快、定性准确等优点,能够满足二噁英前生体在线检测的要求。在SIMION模拟仿真的基础上,自行研制了一台反射式TOFMS。电离源采用光子能量为10.6eV的真空紫外(VUV)灯,用于实现样品的软电离。在最优实验条件下,仪器对质荷比(m/z)为78的离子的检测分辨率达到了3000。以VUV灯-TOFMS作为检测平台,针对垃圾焚烧烟气中二噁英前生体成分的痕量测量,开发了一套富集-热解析进样系统。阵列了3根TenaxTA吸附管,分别选择三种典型的氯苯类(一氯苯、1,3-二氯苯、1,2,4-三氯苯)、氯酚类(邻氯苯酚、2,4-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚)二噁英前生体进行检测,该系统对这六种化合物的检测限分别达到了4pptv、5pptv、14pptv、20pptv、30pptv、24pptv,响应时间在200s之内,对三种氯酚类物质的富集倍数分别为60、249、503。结合全自动控制高温电磁阀以及上位机软件控制系统,实现了气体样品连续自动的富集-热解析-质谱进样。通过对三种氯酚类物质20小时的连续监测,得到了信号强度相对标准偏差(RSD)分别为16.7%、11.01%、14.88%,响应时间RSD分别为11.16%、11.9%、11.72%。为了避免焚烧烟气中的颗粒物对仪器污染导致灵敏度下降,在电离区另外一入口通入50ppmv的苯作为校正气体,通过计算校正气体当前周期与前一周期信号强度比值关系,实现对样品信号强度的实时在线校正。以苯、甲苯、二甲苯作为目标物对校正性能进行考察,校正后三者的RSD分别为1.04%、2.17%、1.33%。在大功率无窗射频灯的基础上,设计了一种光电离源,研究了氮气、氪气、氩气、氦气及空气作为放电气体的电离性能。选择电离能小于10.6eV的丙酮和电离能大于10.6eV的氯仿进行检测,结论是射频放电灯对电离能高的化合物能够有效电离,但是对于电离能低的化合物会产生碎片。将无窗射频灯-TOMFS用于苯、甲苯、二甲苯混合标准气体的检测,结果表明在20ppbv~5ppmv的浓度范围内,具有良好的线性关系。以1,2,4-三氯苯和2,4,6-三氯酚作为检测目标物,射频灯-TOFMS对二者的信号响应分别是VUV灯-TOFMS的18倍和15倍。
【作者】蒋蕾;
【导师】李海洋;
【作者基本信息】吉林大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士
【关键词】反射式TOFMS;二噁英前生体;单光子电离;富集-热解析;无窗射频灯电离源;

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