电化学传感器、光离子化传感器在有机挥发物TVOC快检中的应用

TVOC是“Total Volatile Organic Compounds”的英文缩写，意思是总挥发性有机化合物。

室内空气品质的研究人员通常把他们采样分析的室内有机气态物质称为VOC，它是Volatile Organic Compound三个词第一个字母的缩写；各种被测量的VOC被总称为总挥发性有机物TVOC（Total Volatile Organic Compounds）。

TVOC是三种影响室内空气品质污染中影响较为严重的一种。TVOC是指室温下饱和蒸气压超过了133.32Pa的有机物，其沸点在50℃至250℃，在常温下可以蒸发的形式存在于空气中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。世界卫生组织（WHO）、美国国家科学院/国家研究理事会（NAS/NRC）等机构一直强调TVOC是一类重要的空气污染物。美国环境署（EPA）对VOC的定义是：除了一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金属碳化物，碳酸盐以及碳酸铵外，任何参与大气中光化学反应的含碳化合物。

TVOC的主要来源在室外，主要来自燃料燃烧和交通运输：而在室内则主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料中的胶合剂、涂料、油漆、板材、壁纸等，家具，家用电器，家具、清洁剂和人体本身的排放等。有近千种之多。在室内装饰过程中，TVOC主要来自油漆，涂料和胶粘剂。据报道，室内TVOC浓度通常在0.2mg/m3到2mg/m3之间，而在不当装修施工中，甚至可高出数十倍。室内多种芳香烃和烷烃主要来自汽车尾气（76%-92%）。一般油漆中TVOC含量在0.4-1.0mg/m3。由于TVOC具有强挥发性，一般情况下，油漆施工后的10小时内，可挥发出90%，而溶剂中的TVOC则在油漆风干过程只释放总量的25%。

TVOC的检测方法

检测TVOC常见的方法有EC、PID检测、GC-FID及GC-MS检测，其中GC-FID和GC-MS价格昂贵，且体积大。其中EC电化学传感器、PID传感器体积小、价格低廉、工作条件简单、能耗低，更适合作为便携式检测器。

对于仪器分析的客户，可能对GC-FID（氢火焰离子化检测器）与GC-MS（气质联用仪）使用更清楚，工采网今天重点讲一下EC（电化学传感器）与PID（光离子化传感器）。

什么是EC电化学气体传感器？

电化学气体传感器（Electrochemical gas sensor)是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出对象气体浓度的探测器。

气体通过多孔膜背面扩散入传感器的工作电极，在此气体被氧化或还原，这种电化学反应引起流经外部线路的电流。除测量外，还要放大和进行其它信号加工；

外线路维持经过传感器的电压和一个二电极反向参考传感器的电压。在反向电极产生一相反的反应。这样，如工作电极是氧化，则相反电极就是还原。

英国Alphasense 电化学传感器 VOC传感器-VOC-B4/VOC-A4 ：VOC-B4/VOC-A4既可以检测 VOC 气体，又可以检测 CO 气体。

同时使用 VOC-A4 和 VOC-B4 应与我们的 A 系(CO-A4) 或 B 系(CO-B4) 传感器可以估计无偏压下的 VOC 浓度。

Alphasense VOC 电化学传感器 VOC-A4 和 VOC-B4是我们电流型四电极空气质量传感器的完美搭档。 在环境空气质量应用中，VOC-A4 和 VOC-B4 应与我们的 A 系(CO-A4) 或 B 系(CO-B4) 一氧化碳传感器之一结合使用。 虽然我们建议针对空气质量应用使用这些传感器时不需要偏压，但 VOC-A4 和 VOC-B4 的偏压都可以更改为0V、0.1V、0.2V 或 0.3V，从而允许选择检测不同种类的气体。

什么是PID光离子化气体传感器？

光离子化气体传感器（Photo Ionization Detector）由紫外光源和气室构成。PID 中激发待测气体离子化的源头就是电离室中的紫外灯，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。紫外发光原理与日光灯管相同，只是频率高，能量大。

光离子化气体传感器的基本工作原理

光离子化传感器运用具有特定电离能（如10.6eV）的真空紫外灯（UVV）发生紫外光，PID检测技能选用的V-UV波段在100-200nm，这个波段是真空紫外灯光源，对大多数有机化合物具有电离才能。在电离室内对气体分子进行炮击，把气体中含有的有机物分子电离击碎成带正电的离子和带负电的电子，在极化极板的电场效果下，离子和电子向极板碰击，从而形成可被检测到弱小的离子电流。这些离子电流信号被高灵敏度微电流扩大器扩大后，一方面经数据采集卡采样后直接送入计算机的COM口，经过色谱分析渠道对测量成果进行分析和处理。另一方面经电路扩大和数据处理，送至显示器显示出浓度等参数值。

PID传感器检测VOC气体原理光栅技术

光栅技术是PID的技术中心，9.8eV、10.6eV、11.7eV能量的控制由光栅挑选的，真空紫外放电灯宣告的光，依据窗口资料的不同，辐射紫外光的波长有多种，氟化镁晶体安稳的结构是紫外光栅的优选资料。116.9nm波长的晶体是检测有机化合物常用的一种资料。

PID传感器检测VOC气体原理校正系数

校正系数（CF，也称之为呼应系数）是使用PID时特别要注意的一个参数。它们代表了用PID丈量特定气体的灵敏度。它用在当以一种气体校正PID后，经过CF直接得到另一种气体的浓度，然后减少了预备很多种标气的费事。

制造厂商选用的标气是异丁烯，所以VOC检测仪出厂时都用异丁烯进行标定。

PID传感器选型：

工采网提供各种量程的PID传感器：PID-AH5，PID-AR5，PID-AY5，PID-A15，PID-AH，PID-A1，具体如下：

审核编辑 黄昊宇