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《河北工业大学》 2017年
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恶臭物质检测方法与实验研究

李俊成  
【摘要】:恶臭物质是人们生活中常见的具有刺激性气味的气体,也是重要的环境污染源之一。恶臭监测已经成为了环境保护的一项重要内容,为了能够有效的对恶臭物质进行检测与分析,需要对恶臭物质的检测理论与检测方法进行深入的研究。通过对恶臭检测的研究,提出了基于色谱理论的恶臭检测方法,可以对恶臭检测仪器的开发提供技术支持和数据积累,也能为恶臭污染的治理提供可靠的依据。本论文针对恶臭物质的检测理论和实验方法进行了研究,论文主要内容如下:(1)对现有的恶臭检测方法研究的基础上,归纳总结了当前恶臭检测的主要方法和国内外针对恶臭检测的研究现状,及其所涉及的一些关键技术。分析了当前恶臭检测手段存在的缺陷,提出了基于气相色谱分析方法的恶臭检测理论。(2)以气相色谱分离理论作为研究基础,对色谱理论中的平衡理论、塔板理论、速率理论进行了分析研究。建立了气体通过色谱柱分离的理论模型,并利用COMSOL Multiphysics三维仿真软件进行了仿真实验。根据仿真结果提出了采用微型气相色谱柱作为气相色谱分离器的方法。(3)提出了利用微型富集器对恶臭物质进行检测的方法。通过对气体吸附理论进行研究,利用MEMS技术研发了针对恶臭物质检测的微型富集器。以氮化硼和石墨烯作为吸附材料,开发出了新型吸附剂。利用富集器将新型吸附剂与传统吸附剂进行了性能实验对比,通过实验证明了微型富集器能够提高恶臭物质的检测限。(4)根据恶臭检测的特点,选择了微型气相色谱柱作为恶臭检测系统的分离装置。通过对微型气相色谱柱制备需要的材料、工艺方法、及柱内固定相材料与涂覆方法等几个方面进行了深入研究。开发了毛细管式微型气相色谱柱与填充式微型气相色谱柱,并制作了以新型材料氮化硼为固定相的填充式色谱柱。(5)对恶臭检测系统中的光离子化检测器进行了研究开发。针对恶臭物质检测的要求与特点,选择了光离子化检测器作为微型气相色谱系统的检测单元。根据仿真实验的结果,对光离子化检测器的结构进行了优化,并对光离子化检测器与微型色谱柱的集成方法进行了研究。(6)利用微型气相色谱柱、微型富集器与光离子化检测器搭建了一维恶臭检测系统、多通道并联式恶臭检测系统与二维恶臭检测系统。利用一维恶臭检测系统,研究了不同的载气对分离实验的影响,通过实验分析了流量与温度对响应值的影响,对苯系物恶臭气体与含硫恶臭气体进行了分离实验与重复性实验。利用填充了氮化硼固定相的填充式色谱柱对烃类恶臭气体进行了分离实验。利用并行式多通道检测方法与二维色谱检测方法对恶臭气体进行了分离实验,并对实验结果进行了分析。通过对理论方法和实验研究的分析,证明了基于微型气相色谱柱与微型富集器技术对恶臭气体进行分离检测的可行性。研究成果为我国恶臭气体检测仪器的小型化、便携化、实时在线检测提供了新的技术方法和实验数据。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X831;O657.71

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