[发明专利]一种基于红外光谱法对混合气体中半挥发性组分的定量分析方法、系统及应用

说明书

本发明属于利用红外光谱法定量分析混合气体技术领域，具体涉及一种基于红外光谱法对半挥发性组分的定量分析方法、系统及应用。通过过饱和‑冷凝的方法制备半挥发性组分的饱和蒸汽，配合红外光谱仪进行测试，采集其光谱数据。建立目标半挥发性组分的饱和蒸汽的浓度与其吸光度之间的关系，得到目标半挥发性组分的饱和蒸汽的红外吸收标准光谱图，通过采集完待测混合气体中每种所需组分的红外吸收标准光谱图后建立混合气体测量模型。对待测混合气体进行红外光谱检测得到检测红外光谱图，将检测红外光谱图与混合气体测量模型计算得到该半挥发性组分的浓度，实现对混合气体中半挥发性组分的浓度的定量分析以及应急状况下物质的快速定量检测。

技术领域

本发明属于利用红外光谱法定量分析混合气体技术领域，具体涉及一种基于红外光谱法对半挥发性组分的定量分析方法、系统及应用。

背景技术

傅里叶变换红外光谱法（FTIR）是一种重要的现代分析手段和方法，由于其具有操作简单、分析速度快、分析范围广等优点被广泛应用于各类物质的定性和定量分析。尤其在气体分析领域，利用不同气体对不同波长的红外线辐射能具有选择性吸收的特性来进行气体浓度分析。然后利用获取的光谱中各组分的具体浓度，建立起吸收光谱与各组分浓度之间的关系，再通过测量吸收光谱中特定波长处的峰高或积分峰面积计算出其对应的组分与浓度。由于这种特定的定量方法，使得该技术主要用于易挥发组分的定量检测。对于混合气体中的半挥发性组分，由于无法获得标准气体，因此难以实现定量分析。

由于在大气中的有效饱和浓度(C*)不同，有机化合物可被分为如下几类：半挥发性有机化合物(semi-volatility organic compounds，SVOCs)，其有效饱和浓度范围为10^-1μg/m³＜C*＜10³μg/m³；中等挥发性有机化合物(intermediate-volatility organiccompounds，IVOCs)，其有效饱和浓度范围为10³μg/m³＜C*＜10⁶μg/m³；挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，其有效饱和浓度范围为C*＞10⁶μg/m³。

目前国内对有机物组分及含量的测定主要是针对挥发性有机化合物（VOCs），因为挥发性有机化合物（VOCs）的沸点较低，一般在50-250℃，室温下的饱和蒸汽压超过133.32Pa。如在专利CN201611027039.8的技术方案中，利用色敏传感器技术配合可见/近红外光谱技术，以印染在基板的金属卟啉为载体，获取有机化合物的挥发气体，与其发生配位反应。通过可见/近红外光谱检测和分析其与有机化合物挥发气体反应前后的光谱变化，结合相应的化学计量学方法，实现有机气体的快速定量分析。但利用对醇类气体敏感的金属卟啉锌和对酯类气体敏感的四苯基卟吩氯化锰作为色敏材料，以一定浓度共同溶解在有机溶剂中，并采用毛细管点样法固定在传感器载体上，形成一个气体捕获传感器阵列，对待测挥发性气体的种类有较高的选择性。气体检测范围仅限于醇类和酯类气体，具有很大的局限性。利用该种方法去检测不同种类挥发性气体时，需要配制不同种类和浓度的金属卟啉溶液，耗费的金属卟啉溶液较多，成本较高，且难以实现对多种目标气体同时进行有效检测。