挥发性有机物TVOC、VOC、VOCS气体检测+解决方案

介绍

• VOCs是挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写，是指在室温下饱和蒸气压大于70.91Pa，常压下沸点小于260℃的有机化合物。

• 从环境监测的角度来讲，指以氢火焰离子检测器检出的非甲烷总烃类检出物的总称，主要包括烷烃类、芳烃类、烯烃类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他有机化合物。

• 这里重点要说明的是：VOC和VOCs其实是同一类物质，即挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写，由于挥发性有机化合物一般成分不止一种，因此VOCs更精准。再者，在日常交流过程中，人们习惯性将s省去，就造成了部分朋友搞不清VOC和VOCs。

• TVOC是Total Volatile Organic Compounds的缩写，即总挥发性有机物。世界卫生组织(WHO，1989)对TVOC的定义是：熔点低于室温，沸点范围在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称

下面就VOCs气体的主要特性、来源及危害、检测的法律依据、毒性 VOCs 的检测范围，以及VOCs气体检测的解决方案进行分析总结。

一、VOCs 的基本特性

1.1VOCs 的定义

VOCs的学术定义：是指在正常状态下（20℃，101.3kPa），蒸气压在 0.1mmHg（13.3Pa）以上沸点在260℃(500℉)以下的有机化学物质。

2.VOCs 的特性

●均含有碳元素，还含有 H、O、N、P、S 及卤素等非金属元素。

● 熔点低，易分解，易挥发，均能参加大气光化学反应，在阳光下 产生光化学烟雾。

●常温下，大部分为无色液体，具有刺激性或特殊气味。

● 大部分不溶于水或难溶于水，易溶于有机溶剂。

● 种类达数百万种，大部分易燃易爆，部分有毒甚至剧毒。

● 相对蒸气密度比空气重。

3.VOCs 的分类

VOCs按其化学结构，可以分为：烃类（烷烃、烯烃和芳烃）、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈（氰）类等。

二、VOCs的来源及危害

常见的VOCs种类及成分

种类	成分
脂肪烃	甲烷、乙烷、丙烷、环己烷、甲基环戊烷、己烷、2-甲基戊烷、2-甲基己烷
芳香烃	苯、甲苯、乙苯、二甲苯、正丙基苯、苯乙烯、1,2,4-三甲基苯
卤代类化合物	三氯氟甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1,1,1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烷、氯苯、1,4-二氯苯
酚、醚、环氧类化合物	甲酚、苯酚、乙醚、环氧乙烷、环氧丙烷
酮、醛、醇、多元醇	丙酮、丁酮、环己酮、甲醛、乙醛、甲醇、异丁醇
腈、胺类化合物	丙烯腈、二甲基甲酰胺
酸、酯类化合物	乙酸、醋酸乙酯、醋酸丁酯
多环芳烃	萘、菲、苯并芘
其它	甲基溴、氯氟烃、氯氟碳化物

2.1 VOCs的来源

VOCs的排放源及其污染物排放量的研究是控制大气中VOCs的根本，而VOCs气体的来源很广泛。典型的VOCs排放源可分为人为排放源（包括固定源与移动源）和自然排放源（包括生物源与非生物源）两类，其中以人为排放源为主，多半为石油化工相关产业的生产过程、产品消费行为以及机动车尾气造成。

通过分析总结，VOCs主要来源于以下几个方面：

（1）石油化工厂排出的工艺尾气，如石油炼制工艺，石油化工氧化工艺，石油化工储罐生产工艺；

（2）石油、煤炭、天然气等的开采和储运过程中可有大量VOCs气体产生；

（3）煤、石油、石油制品、天然气、木材、烟草燃烧时的不完全燃烧产物，废弃物焚烧时产生的烟气，机动车排放的尾气中含有的未完全燃烧的烃类物质；

（4）室内装饰、装修材料如油漆、喷漆及其溶剂、木材防腐剂、涂料、胶合板等常温下可释放出苯、甲苯、甲醛、酚类、二甲苯、甲醛等多种挥发性有机物质；

（5）日常生活中使用的化妆品，有机农药、除臭剂、消毒剂、防腐剂、各种洗涤剂的加工和使用过程中可产生酚类、醚类、多环芳烃等挥发性有机物质；

（6）各种合成材料、有机粘合剂及其他有机制品遇到高温时氧化和裂解，可产生部分低分子有机污染物；

（7）淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类等氧化与分解时产生部分有机污染物。

2.2 VOCs的危害

VOCs种类众多，其对人类的健康和生存环境的危害主要体现以下几个方面：

（1）大多数VOCs具有刺激性气味或臭味，可引起人们感官上的不愉快，严重降低人们的生活质量。恶臭气体指一切刺激嗅觉器官并引起人们不愉快的气体物质。

（2）VOCs成分复杂，有特殊气味且具有渗透、挥发及脂溶等特性，可导致人体出现诸多的不适症状。还具有毒性、刺激性及致畸致癌作用，尤其是苯、甲苯、二甲苯及甲醛对人体健康的危害最大，长期接触会使人患上贫血症与白血病。另外，VOCs气体还可导致呼吸道、肾、肺、肝、神经系统、消化系统及造血系统的病变。随着VOCs浓度的增加，人体会出现恶心、头痛、抽搐、昏迷等症状。

（3）VOCs多半具有光化学反应性，在阳光照射下，VOCs会与大气中的NOx发生化学反应，形成二次污染物（如：臭氧等）或强化学活性的中间产物（如：自由基等），从而增加烟雾及臭氧的地表浓度，会对人造成生命危险，同时也会危害农作物的生长，甚至导致农作物的死亡。由光化学反应所造成的烟雾，除了能降低能见度之外，所产生的臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）、过氧苯酰硝酸酯（PBN）、醛类等物质可刺激人的眼睛和呼吸系统，危害人的身体健康，伦敦、东京等城市都相继出现过光化学烟雾污染事件。

（4）某些VOCs易燃，如苯、甲苯、丙酮、二甲基胺及硫代烃等，这些物质的排放浓度较高时如果遇到静电火花或其他火源，容易引起火灾。近年来由于VOCs造成的火灾及爆炸事故时有发生，尤其是常发生在石油化工企业。

（5）部分VOCs可破坏臭氧层，如氟氯烃物质。当其受到来自太阳的紫外辐射时，可发生光化学反应，产生氯原子，从而对臭氧层中的臭氧进行催化破坏。臭氧量的减少以及臭氧层的破坏使到达地面的紫外线辐射量增加。紫外线对人类皮肤、眼睛及免疫系统有较大的危害。

三、 适用范围

挥发性有机物TVOC、VOC、VOCS气体检测系统解决方案适用于学校科研、楼宇建设、消防报警、污水处理、工业气体过程控制、锅炉房、垃圾处理厂、隧道施工、输油管道、加气站、地下燃气管道检修、室内空气质量检测、危险场所安全防护、航空航天、军用设备监测等。
通过以上的介绍我们可以知道，VOC对人体和环境的影响都是非常巨大的，环保部门对产生VOC工业废气的企业也是严格监管，更在这两年的两会上陆续提及打赢环境污染攻坚战等各种实际可行的方法举措，这些都再次印证了环境对整个社会发展的重要影响性，由此也衍生出一批专注此类气体检测的传感器。

市场上所用的VOC传感器主要分为半导体式与PID式传感器（光电离检测器）。

**半导体式VOC传感器：**当环境空气中有被检测气体存在时传感器电导率发生变化，该气体的浓度越高，传感器的电导率就越高。采用简单的电路即可将这种电导率的变化转换为与气体浓度对应的输出信号。对甲苯、苯、甲醛等有机气体具有高灵敏度，响应及恢复时间快，体积小稳定性好等特点。

PID式VOC传感器： 由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同，只是频率高，能量大。被测气体到达气室后，被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流，气体浓度和电荷流的大小正相关，测量电荷流即可测得气体浓度。

PID可检测大多数的VOC，除了低分子量的碳氢化合物。每一种VOC都有一个光子能量，当有光直射在VOC上时，使其分解成离子，这就是电离电势或者IP。如果大于IP的光子能量与样气相互作用，VOC就被电离（也就是被检测到）。

PID具备优秀的灵敏度，动态范围大，可在较高无机气体浓度背景下测量低ppb的VOC浓度。有较高的灵敏度与高分辨率，体积小，测试稳定性高，抗干扰能力强，主要应用在室外VOC气体污染检测，广泛适用于便携式、固定式气体探测仪，以及各种需要VOC气体检测的场合和设备。

四、选型注意事项

具体产品使用前需分析选型，最重要五点：

一、选择合适的检测原理；

二、选择合适的量程；

三、尽量直接和厂家购买；

四、选择比较有名的品牌；

五、多咨询厂家多对比。