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PID光离子化检测器的原理及应用

PID(Photo Ionization Detector)光离子化检测器是一种主要用于监测大气中VOCs的传感器,VOCs:挥发性有机物,是在室温以气态分子的形态排放到空气中的所有有机化合物的总称。VOCs及所形成的二次污染物不仅本身具有较强毒性对人们的健康带来负面影响,而且VOCs作为臭氧和PM2.5的前体也影响着大气质量,是复合型空气污染的主要贡献者之一。

 

PID的工作原理

PID的原理是有机气体在紫外光源的激发下会产生气体的电离,PID使用了一个UV(紫外线)灯,有机物在紫外灯的激发下离子化,被离子化的“碎片”带有正负电荷,从而在两个电极之间产生了电流。检测器将电流放大,通过仪器仪表设备就可以并显示出VOCs气体的浓度了。

PID原理示意图

 

PID是一种非破坏性检测器,由上图可以看出,被电离的气体分子在通过放射灯电离区域后又被重组,离子重新复合成了原本的气体,这样一来,PID检测过的气体仍可被重新收集做进一步的检测。

有机气体被离子化需要能量,如果待测气体被电离的能量小于UV灯的能量,那么该气体就可以被离子化,而且每种气体的被电离所需要的能量也不同,例如氨气(NH3)被电离所需要的能量为10.16eV,苯(C6H6)则为9.25eV。

 

PID的应用

 

目前针对VOCs的监测需求主要分为以下几种:

1.     污染源VOCS排放谱监测

2.     污染源VOCS排放监督监测

3.     环境空气VOCs监测

4.     工业园区VOCS的监督监测

除了上述几点,还有VOCs应急监测,如大气超级站,工业区,交通站的监测车建设等等。

就PID而言,其应用十分广泛:主要为炼油工业监测,危险化学品泄露的紧急处理,泄漏危险区域界定,油罐油站安全监测,有机物排放净化效率监测等。

新世联代理的英国Alphasense 的PID-AH传感器分辨率为1ppb,灵敏度达到了20mv/ppb以上,满足并实现了大气VOCs的精准检测,监测需求。

 

测量气体:电离电势<9.6eV,<10.6eV,<11.7eV的VOCs

监测范围:PID-AH:1ppb~50ppb(异丁烯),高灵敏度

供电电压:3.2~3.6VDC

输出信号:Offset Voltage to Vmax(Vmax = Vsuppply-0.1v)

功耗:27mA典型值(浪涌电流 112mA<0.2s)

响应时间:T90<3s(扩散模式)

温度范围:-40℃~55℃;湿度范围:0~95%RH(无凝结)

使用寿命:5年(不含灯泡和栅极)

响应时间:在自由扩散情况下<3s


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