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ODS5-pro 高精度环境空气ODS和含氟温室气体监测系统
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[背景资料]


消耗臭氧层物质,英文名称Ozone-Depleting Substances,简称ODS,包含6大类卤代烃,如氟氯碳化物(CFCs)、氢氯氟碳化物(HCFCs)、哈龙(Halon)、四氯化碳(CCl4)、甲基氯仿(CH3CCl3)和甲基溴(CH3Br)等。这些化合物主要由工业生产,用于制冷、清洗和发泡等领域。它们能在平流层释放出卤素原子,催化臭氧光解反应,使平流层臭氧量减少,形成南极臭氧空洞,导致过量紫外线辐射到达地球表面,危及人类和地球生物圈的安全。为了保护人类生存环境,1987年世界各国共同签订《蒙特利尔议定书》,在全球范围内限制ODS的使用和排放。

含氟温室气体,简称F-gas,包括《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)之《京都议定书》包含的7类温室气体中的4类,即氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫( SF6)和三氟化氮(NF3)。含氟温室气体具有极高的全球增温潜势(GWP),如NF3的GWP100高达15750,而SF6的GWP100高达23500。因此,尽管大气中的含氟温室气体浓度极低,但含氟温室气体和ODS占长寿命温室气体辐射强迫的11%,对全球变暖起着重要作用。

为了证明《蒙特利尔议定书》等国际公约的履约成效,需要对大气环境中的ODS和含氟温室气体浓度进行长期监测。这些物种在环境空气中的含量在ppt(万亿分之一)级别,部分物种浓度甚至低于1 ppt。由于大气浓度变化相对较小,对监测系统检测限和精度的要求远超常规VOC监测方法所能达到的水平。目前国际大气ODS和含氟温室气体监测主要有先进全球大气实验网(AGAGE)和美国国家海洋及大气管理局(NOAA)两个全球性网络,所用监测仪器均由科学家们自行研发组装,在世界范围内尚无商业化产品。



[系统特点]


天霁ODS5-PRO是国内首套商品化的高精度环境空气ODS和含氟温室气体监测系统,采用双捕集阱超低温预浓缩进样系统,以气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)为分析仪器,配合全自动化控制系统和软件平台,可实现大气中约50种ODS和含氟温室气体的高精度自动化观测。系统监测物种数量、检测限和精度与AGAGE的Medusa系统同处于国际领先水平。


ODS5-PRO.jpg


天霁ODS5-PRO高精度环境空气ODS和温室气体监测系统具有监测物种数量多、检测限低、精度高、可监测气体浓度范围宽、自动化程度高的优点,适用于以下场景:

  •     背景站洁净大气ODS和含氟温室气体高精度监测

  •     城市大气ODS和含氟温室气体高精度监测

  •     工业园区空气ODS和含氟温室气体全要素监测

系统主要特点:


1. 大体积进样

采用高精度质量流控制器控制进样体积,样品量可达2L甚至更高,极大提高分析精度。

2. 双捕集阱设计

采用具有宽线性温度范围的双捕集阱,多次进行热解析和浓缩,可使目标物从干扰组分中得到进一步分离和纯化,从而保证样品分析的高灵敏度和重现性。

3. 超低温捕集与急速变温系统

系统内置超级制冷系统,最低温度达-180℃,可以冷凝大气中绝大多数含卤气体组分,甚至包括沸点极低的含氟气体。因此可以扩大检测气体范围,也能够避免不同气体组分在较高的温度下在捕集阱中相互反应,从而提高了气体组分的分析准确度。

急速变温系统可实现从-180℃至100℃,以及从100℃至-160℃的急速变温,极大提高吸附解析效率。

4. 智能化控制,全自动结果解析

系统配有自主开发的流程控制软件和数据处理软件,可以实现系统的全自动化运行和远程操作、诊断与监控。

流程控制软件可通过预设程序,自动控制阀门位置、捕集阱温度等重要参数以及气相色谱和质谱的运行,实现系统的全自动智能化运行。具备阈值报警功能,在外界环境或系统运行出现故障时第一时间通知技术人员并采取保护性措施,保障硬件和实验室安全。

数据处理软件可自动完成谱图积分、数据处理、结果比对、浓度标定等功能,能够实现分析结果的自动化处理、人工质量控制、自动浓度计算和本底值筛分。


ODScontrol.png



[可监测物种与精度]


可监测物种:


1.《蒙特利尔议定书》管控的ODS

  • 氟氯碳化物(CFCs): CFC-11、CFC-12、CFC-13、CFC-112、CFC-113、CFC-114、CFC-115

  • 氢氟氯碳化物(HCFCs):HCFC-22、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-124、HCFC-133a、HCFC-132b

  • 哈龙(Halons): H-1301、H-1211、H-2402

  • 四氯化碳

  • 甲基氯仿(三氯乙烷)

  • 甲基溴

2.《京都议定书》管控的含氟温室气体

  • 氢氟碳化物(HFCs):HFC-32、HFC-23、HFC-125、HFC-134a、HFC-152a、HFC-227ea、HFC-143a、HFC-236fa、HFC-365mfc、HFC-245fa、HFC-4310mee

  • 全氟化碳(PFCs):CF4、PFC-116、PFC-218、PFC-318、C4F10、C6F14

  • SF6

  • NF3

3. 其他化合物

  • 甲烷氯化物:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3

  • 甲烷溴化物:CH2Br2、CHBr3

  • 三氯乙烯(PCE)、四氯乙烯(TCE)

  • 硫酰氟SO2F2、羰基硫(COS)

  • 不饱和氟化物:HFO-1234yf、HFO-1234zeE、HCFO-1233zdE

检测限:

  • 优于0.2 ppt

精度:

  • 20 ppt以上物种:0.2%~1%

  • 1~20 ppt物种:1%~5%

  • 0.1~1 ppt物种:5%~10%

监测浓度范围:

  • 0.1 ppt ~ 1 ppm


[技术参数]

  • 预浓缩方式:双冷阱,两级预浓缩

  • 预浓缩温度:低于-150℃

  • 制冷方式:内置式深冷系统

  • 分析周期:1 ~ 1.5 h/样品

  • 进样流量:10 ~ 200 mL/min

  • 进样体积:0.05 ~ 4 L

  • 进样压力:10 ~ 25 psi

  • 进样接口数量:10个(任意接口均可连接样品气、标气或采样/进样模块)

  • 进样接口规格:1/16英寸 内螺纹接口

  • 氦气接口:1/16英寸 内螺纹接口

  • 氦气压力:75 psi

  • 氮气接口:1/16英寸 内螺纹接口

  • 氮气压力:20 psi

  • 控制电脑:内置

  • 显示器:集成式13.3英寸触摸显示屏

  • 操作系统:Windows 10

  • 网线接口:3个,用于连接GC、MS和外部电脑

  • 无线网卡天线接口:2个

  • 外部模块接口:

    • 真空阀(16mm航插)X 1

    • 大气采样模块(16mm航插)X 1

    • UPS(DB9母头)X 1

  • 电源供应:220V 50Hz 30A

  • 功率消耗:

    • ODS5主机:1.6 kW(最大)0.8 kW(典型)

    • 整体:5.5 kW(最大)2.5 kW(典型)

  • 尺寸:

    • 预浓缩系统主机:1010 mm(宽)X 532 mm(高)X 700 mm(深)

    • 色谱:585 mm(宽)X 505 mm(高)X 515 mm(深)

    • 质谱:305 mm(宽)X 435 mm(高)X 550 mm(深)

    • 台架:1180 mm(宽)X 1280 mm(高)X 730 mm(深)

[系统配置]


名称

单位

数量

备注

监测系统主机

1


气相色谱仪

1


四级杆质谱仪

1


质谱仪真空泵

1


主机真空泵

1


真空阀

1


氦气净化器

1


不间断电源(UPS

1


专用落地式台架

1


工具包

1


大气采样模块

1

可选配置

多通道罐进样模块

1

可选配置

可溯源至国际权威标准的标准气体

(包含惰性内表面气瓶)

2

可选配置




[配套产品]


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大气连续采样模块


多通道罐进样模块


便携式正压大气采样器