来自行业的见解

实时分析具有超低检测极限的危险空气污染物

见解来自行业马丁·斯巴茨高级气体分析总监Thermo Fisher科学

在这次采访中,Azom与Martin Spartz进行了交谈,Thermo Fisher Scientific的天然气分析主管R&D主管,关于他们的新工业气体分析仪,它使用光学增强的FTIR技术(OE-FTIR)提供实时工业气体分析。敏感性降至低零件亿美元(PPB),OE-FTIR提供了传统工业气体分析技术的快速,有效替代方案。

热科学的超低检测极限如何max-irFTIR加油分析仪使其成为游戏规则改变者?

Max-IR气体分析仪是具有多功能功能的完全优化的FTIR气体分析仪。它能够以低PPB水平实时测量大多数无机和有机危险空气污染物(HAP)。加上其他技术和行业领先的软件,Max-IR Analyzer可以在15-30秒内以单位数字PPB水平为多个HAP提供实时结果。这就是改变工业气体分析游戏的原因。

从一开始,我们想设计一个值得田间的实时分析仪,因此该仪器不需要液氮或氮才能操作。Max-IR分析仪设计中还内置了最小的维护,即使在极端环境中,也可以延续仪器寿命的光学组件。为了达到较低的检测水平,我们开发了一个新型的热氧化剂模块(热科学最大值)可以与Max-IR分析仪耦合以帮助减少光谱干扰。

图片来源:Shutterstock/Vasily Deyneka

热氧化剂模块如何降低HAP检测极限?

许多HAP是反应性化合物,这些化合物还通过水,二氧化碳和甲烷在红外光谱区域重叠。当这些重叠的强度显着或在分析物谱的大部分范围内扩散时,可实现的检测极限可能会显着上升。分析物敏感性的这种损失是由收集的样品光谱与存储的“干扰”参考光谱的不匹配引起的(h2o,co2,ch4)用于回归分析。

但是,可以用最大涂层模块氧化并从样品中暂时去除的HAP可以在检测极限方面表现出极好的改善。检测极限的降低是通过收集有或没有HAP的红外光谱来实现的,通过偶尔将样品通过加热的双腔氧化催化剂来实现。在没有HAP的情况下收集的光谱是可以在回归分析中使用的出色参考或“干扰”光谱,以更好地预测感兴趣的分析物或HAP。

这种更好,更精确的预测方法是由于样品和“干扰”光谱在同一仪器上以几乎相同的浓度收集。已经观察到氧化乙烷和芳香族化合物(如苯,甲苯和二甲苯)的降低干扰噪声和检测极限。此外,该技术是大多数氧化化合物(如醛,酮,醇和酯)的理想选择。

Max-IR分析仪和Max-OXT模块可以在低PPB以下达到检测极限吗?

是的,对于具有其他技术的某些气体,降至每一亿亿美元(PPT)。我们已经将Max-IR分析仪和Max-Oxt模块与加压的水分基因敲除系统耦合,以进一步减少HAP检测极限。在这种配置中,通过使用每分钟流量为5-7升的活塞泵,将环境空气样品加压到约10个气氛。

高压气体短暂地包含在室温下操作的小钢防撞物中。任何上方的水分凝结,并通过撞击底部的一个小阀消失,而大多数分析物则通过不变,因为它们仅在PPB到PPT水平。

如果环境空气样品在2%至3%的饱和度接近饱和度,则在10 atm处的水分降低接近10倍。此外,如果然后将样品压力从10 atm降低到5 atm,则通过流动控制装置将撞击物离开,则水分进一步降低了2倍。

图片来源:Shutterstock/Simonen

新型水分概念的一些优势是什么?

这种新颖的减湿概念为传统使用冷水机提供了许多改进。

  1. 新型系统远不那么复杂,不需要蠕动泵或毛皮冷却器系统
  2. 因为样品没有冷却,所以在减少水分时丢失了HAP
  3. 与在4C下运行的冷水机相比,可以获得显着较低的水分水平
  4. 如果最终在5 atm处分析了样品,则方法检测限量(MDL)的潜在降低了5倍,因为分析仪中存在的HAP增加了5倍
  5. 退出还原系统的水分水平超过恒定,这在收集干扰光谱时很重要
  6. 所有系统 - 无论地理位置如何 - 都将具有相似的水位,以达到最终的气体分析仪

一旦压缩样品气体,它就会针对Max-Oxt模块,然后将其作为样品或干扰光谱进行测量。整个配置可以在分析仪后使用反向压力调节器在1-10 ATM的任何压力下运行。

还有其他技术可以使Max-IR分析仪能够测量较低水平的HAP?

一种强大的新技术,称为Thermo ScientificSTARBOOST™光学增强功能显着提高了Max-IR分析仪的信噪比(SNR)。Starboost技术可以将SNR提高10-100倍,并允许在Sub-PPB范围内进行HAPS测量。该技术将最新的Max-IR分析仪与光学过滤器相结合,以限制到达检测器的光谱范围,从而产生噪声和检测极限降低。

图片来源:shutterstock/s.singha

您可以总结Max-IR分析仪可以为用户做什么吗?

Max-IR分析仪可以在低PPB下实时测量大多数无机和有机HAP,以达到PPT水平。最大氧化热氧化剂模块允许测量要收集的大气的干扰光谱,以便水,CO2,可以在该样品中匹配甲烷水平并从分析中删除。

热科学最大进取软件允许大量分析物列表。如前所述,对于该系统而言,一百种或更多化合物不是问题。我们建议将所有可能存在的化合物添加到列表中。

在测量过程中观察到的任何分析物都可以添加到干扰列表中,因此这些分析物不会影响对任何其他化合物的分析。

最后,加压敲除系统通过增加燃气电池中的分析物并减少可能干扰HAP分析物的水来提高分析仪的敏感性。此外,敲除系统降低了水的变异性,从而使最大oxt / max-ir系统能够产生更好的结果。

关于马丁·斯巴茨

马蒂拥有博士学位堪萨斯州立大学的分析化学专业。他现在是Thermo Fisher Scientific的天然气分析研发高级主管。Marty的研究重点是开发下一代FTIR气体分析系统,该系统可以测量复杂样品中的超痕量组件。

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