光離子化檢測器簡稱PID(Photo Ionization Detectors)它使用一只10.6eV光子能量的紫外(UV)燈作為光源(也可配11.7eV或9.8eV紫外燈,職業(yè)衛(wèi)生檢測中常用10.6eV紫外燈)。被測物質(zhì)進(jìn)入離子化室后,經(jīng)UV燈照射,原來穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)被電離,產(chǎn)生帶正電的離子與帶負(fù)電的電子,在正負(fù)電場的作用下,形成微弱電流,檢測該電流的大小,即可得到該物資在空氣中的濃度。 便攜式PID猶如一臺微型氣相色譜,有著**的**度和靈敏度,高能量的紫外輻射可使作業(yè)場所空氣中極低濃度(1ppb—10000ppm)的幾乎所有的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC,Volatile Organic Compounds)和部分無機(jī)物電離,仍可保持空氣中電離電位遠(yuǎn)高于10.6eV的N2、O2、CO2、H2O、CO和CH4不被電離。加之PID內(nèi)置大容量CPU和RAM,可以連續(xù)測定10小時(shí),可以輕易獲得勞動一個(gè)工作日(8小時(shí))中接觸有害物質(zhì)氣體的情況(TWA、STEL、MAC),并通過數(shù)據(jù)處理軟件獲得有害氣體在空間平面上的分布。故PID在職業(yè)衛(wèi)生日常檢測、應(yīng)急檢測和系統(tǒng)檢測,特別是密閉空間作業(yè)的職業(yè)衛(wèi)生檢測工作中有著其它儀器設(shè)備無法替代的用途,在西方發(fā)達(dá)國家PID已經(jīng)成為職業(yè)衛(wèi)生檢測的必備工具。近年來,在我國各大**控制中心及職防所,大型企業(yè)PID越來越多的被用在職業(yè)衛(wèi)生工作中。 1. PID的使用范圍: 1.1 PID對幾乎所有的含碳有機(jī)揮發(fā)性化合物和部分無機(jī)物有著很強(qiáng)的靈敏度 : 1.1.1 鹵代烴類、硫代烴類、不飽和烴類:烯烴等等。 1.1.2 芳香類:苯、甲苯、二甲苯(包括鄰、間、對位二甲苯)、奈等。 1.1.3 醇類:丙烯醇、正丁醇、2—丁氧基乙醇等等。 1.1.4 酮類和醛類:乙醛、醋醛、丙酮、丙烯醛等等。 1.1.5 胺類:二甲基胺、二甲基甲酰胺等等。 1.1.6 部分無機(jī)氣體、氨、半導(dǎo)體氣體:砷、硒、溴、碘等等。 1.2 PID不能檢測的氣體: PID不能檢測的氣體主要有放射性氣體、空氣(N2、O2、CO2、H2O)、常見毒氣(CO、HCN、SO2)、天然氣(甲烷、乙烷、丙烷等)、酸性氣體(HCL、HF、HNO3)、氟里昂、臭癢、非揮發(fā)性氣體等等。 2. PID上UV燈的選擇: PID上可以使用的UV燈有9.8eV、10.6eV、11.7eV三種。其中11.7eV的UV燈PID檢測范圍*寬,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于9.8eV和10.6eV。但9.8eV和10.6eV的UV燈價(jià)格比11.7eV 的UV燈低廉的多,壽命比11.7eV UV燈更長,準(zhǔn)確度更好且更為專用。10.6eV UV燈又比9.8eV UV燈使用范圍廣。故在職業(yè)衛(wèi)生檢測工作中選擇10.6eV UV燈其優(yōu)勢更明顯。 3. PID的標(biāo)定及計(jì)算 3.1 標(biāo)定 PID的標(biāo)定非常簡單,常用已知濃度的異丁烯C4H8(IBE)來校正PID對相同濃度(ppmv)的待測化合物的反應(yīng),而求出校正系數(shù)(CF),但需準(zhǔn)備所檢測的毒物的標(biāo)準(zhǔn)氣。更為簡單的方法是只需準(zhǔn)備一小瓶100ppm濃度的異丁烯直接標(biāo)定PID,對其它揮發(fā)性有機(jī)化合物和部分無機(jī)物直接從PID供應(yīng)商所提供的CF表中查取CF值?;?qū)⒆鳂I(yè)場所待測化合物的CF值求出后,直接輸入便攜式PID;或從CF表中查取CF值,直接輸入便攜式PID,在需要時(shí)將此數(shù)據(jù)調(diào)出。 儀器對IBE的響應(yīng)值×待測化合物濃度(ppmv) CF=--------------------------------------------- BIE的濃度(ppmv)×儀器對待測化合物的響應(yīng)值 CF值越大,PID對待測物的靈敏度越低。反之,CF值越小,PID對待測物的靈敏度越高。作業(yè)場所中待測化合物CF(*好≤10,越小越適宜使用PID,若CF值太大,會影響檢測的靈敏度和準(zhǔn)確度,從而影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。待測物的電離電位(IP)超過10.6eV時(shí)不能使用10.6eV的PID。 3.2 計(jì)算 作業(yè)現(xiàn)場空氣中待測毒物的真實(shí)濃度(ppm): =作業(yè)現(xiàn)場測得濃度(ppm)×CF值 作業(yè)現(xiàn)場空氣中待測毒物的真實(shí)濃度(mg/m3): 作業(yè)現(xiàn)場測得濃度(ppm)×CF值×待測毒物分子量 =------------------------------------------------ 22.45 ※ 22.45為標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積 4. PID與傳統(tǒng)的職業(yè)衛(wèi)生檢測方法的區(qū)別 4.1 氣體檢測管法: 優(yōu)點(diǎn):體積小、重量輕、操作簡單快捷、半定量、靈敏度較高、技術(shù)要求不高、費(fèi)用低。 缺點(diǎn):⑴準(zhǔn)確度和**度較差,只有25%左右。 ⑵檢測管只能提供“點(diǎn)測”,而無法提供定量分析以及連續(xù)的檢測,只能進(jìn)行間斷采樣。 ⑶點(diǎn)測受限于采樣量和作業(yè)現(xiàn)場的空氣流動情況,易發(fā)生檢測誤差。 ⑷檢測管種類少,現(xiàn)場檢測響應(yīng)時(shí)間長,管子保存時(shí)間短,用過的檢測管易產(chǎn)生環(huán)境污染。 4.2 半導(dǎo)體傳感器(MOS): 是一種價(jià)格不高,且可檢測大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的“寬帶”檢測器,但其靈敏度 較差,響應(yīng)時(shí)間較慢,更易受溫度和濕度的影響,其結(jié)果輸出是非線性的。 4.3 化學(xué)傳感器: 性能比較穩(wěn)定、壽命較長、耗電少、分辨率一般可達(dá)到0.1ppm(隨傳感器不同而不同),溫度適應(yīng)性較寬(可在-40℃~50℃間工作),但檢測讀數(shù)受溫度變化的影響較大。傳感器易受環(huán)境中其它毒物的影響,一種傳感器有時(shí)對二種或二種以上的毒物有感應(yīng),而無法確認(rèn)毒物的種類,高濃度的毒物易使傳感器中毒,而引起失效。 4.4 便攜式氣相色譜/質(zhì)譜(GC/MS): 雖然GC/MS具有很高的選擇性及靈敏度,但其只能提供“點(diǎn)測”,無法進(jìn)行連續(xù)檢測,且價(jià)格昂貴,維修成本高。 4.5火焰離子化檢測器(FID): 是一種寬帶有機(jī)化合物檢測器,線性好、靈敏度高、被廣泛應(yīng)用于職業(yè)衛(wèi)生檢測,但由于其不具備選擇性、價(jià)格昂貴、維護(hù)繁瑣、體積及重量較大,無法攜帶到作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行檢測。 4.6 便攜式PID檢測器: 便攜式PID檢測器體積小、重量輕、攜帶操作方便,自帶吸氣泵、反應(yīng)快速、可連續(xù)采樣檢測,檢測范圍寬,可檢測幾乎所有的有機(jī)化合物和部分無機(jī)物,干擾少、量程大、數(shù)據(jù)誤差極小、數(shù)據(jù)存儲量大、可連續(xù)記錄一萬五千個(gè)檢測數(shù)據(jù),檢測時(shí)間長,應(yīng)用成本低,特別適合于職業(yè)衛(wèi)生檢測工作中的TWA、STEL、MAC的檢測。但PID檢測器價(jià)格較為昂貴,維護(hù)成本高。 5. PID的維護(hù)及注意事項(xiàng): 5.1 PID在較為干燥的作業(yè)場所檢測時(shí)靈敏度高,高濕度作業(yè)場所會使PID的靈敏度降低30%~50%,在純氮?dú)庵蠵ID靈敏度比干燥環(huán)境中的PID靈敏度增加10%~30%。故建議PID校正用標(biāo)準(zhǔn)氣以氮?dú)庾鞯讱鉃榧选?br> 5.2 有條件的建議每次使用PID前,用標(biāo)準(zhǔn)氣校正一次,或至少一季度校正一 次。并定期對PID的UV燈進(jìn)行清洗,以減少灰塵、酸、堿等對UV燈損害,提 高PID的靈敏度。 5.3 為使檢測值高于儀器的噪聲比,建議*好使用50~100ppmv的標(biāo)準(zhǔn)氣體來標(biāo)定PID。 5.4 便攜式PID使用過程中必須注意其充電是否為脈沖式設(shè)計(jì)。否則,每次使用后,必須完全放電后再充電。脈沖式充電無須放電,可一直充電,隨用隨取。 6. 作業(yè)場所職業(yè)衛(wèi)生檢測常見毒物的校正系數(shù)(見附表) 從以上綜述可以看出PID檢測器特別適合在職業(yè)衛(wèi)生檢測中檢測作業(yè)場所 只有一種已知有機(jī)毒物的濃度(有多種毒物時(shí)可利用PID儀器內(nèi)所存儲的CF值,進(jìn)行檢測);或檢測作業(yè)場所中總有機(jī)揮發(fā)物(TVOC)和非甲烷性總烴。此外,由于便攜式PID具有其它儀器無可比擬的優(yōu)點(diǎn),不但可以在職業(yè)衛(wèi)生日常檢測、應(yīng)急檢測、系統(tǒng)檢測和密閉空間的檢測被廣泛應(yīng)用,還可廣泛用于大氣環(huán)境污染檢測、室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測、化學(xué)品泄露的檢測、糧食存儲、消防、**、航天等領(lǐng)域。目前,我所已將便攜式PID廣泛應(yīng)用于職業(yè)衛(wèi)生檢測工作,不但節(jié)省了大量的人力物力,還取得了意想不到的效果。相信在不久的將來,便攜式PID將會逐步取代傳統(tǒng)的職業(yè)衛(wèi)生檢測方法,在我國被推廣應(yīng)用。
附表: 作業(yè)場所職業(yè)衛(wèi)生檢測常見毒物的校正系數(shù)(UV燈為10.6eV) 序號 毒物名稱 分子式 CF值 電離電位(IP) 1 乙醛 醋醛 C2H4O 5.5 10.23 2 乙酸 醋酸 C2H4O2 22 10.66 3 乙酸酐 C4H6O3 6.1 10.14 4 丙醛 C3H6O2 1.9 9.95★ 5 丙烯醛 C3H4O 3.9 10.10 6 苯 純苯 C6H6 0.5 9.25 7 甲苯 C7H8 0.5 8.82 8 二甲苯 C8H10 0.5 8.44 9 M-二甲苯 C8H10 0.4 8.56 10 O-二甲苯 C8H10 0.6 8.56 11 p-二甲苯 C8H10 0.5 8.44 12 乙苯 C8H10 0.5 8.77 13 苯乙烯 C8H8O3 0.4 8.43 14 苯胺 C7H7N 0.5 7.72 15 氯苯 一氯化苯 C6H5Cl 0.4 9.06 16 奈 C10H8 0.4 8.13 17 硝基苯 C6H5NO2 1.9 9.81 18 溶劑汽油 C9H20 0.7 19 乙烯 C2H4 10 10.51 20 丙烯 C3H6 1.7 9.73 21 氧化丙烯 C3H6O2 6.5 10.22★ 22 丁烯 C4H8 1.00 9.24 23 丁二烯 C4H6 1.0 9.07 24 N,N-二甲基甲酰胺 C3H7NO 0.8 9.13 25 N,N-二甲基乙酰胺 C4H9NO 0.8 8.81 26 環(huán)氧乙烷 C2H4O 19 10.57 27 乙二醇 C3H6O2 16 10.16 28 硫化氫 H2S 3.3 10.45 29 氨氣 NH3 9.7 10.18 30 氯乙烯 C2H3Cl 2.0 9.99 31 三氯乙烯 C2HCl3 0.5 9.47 32 四氯乙烯 C2Cl4 0.57 9.32 33 酚 苯酚 碳酸 C6H6O 1.0 8.51 34 一氧化氮 NO 5.2 9.27★ 35 戊烷 C5H12O 8.4 10.53 36 辛烷 C8H18 1.8 9.82 37 壬烷 C9H2O 2 9.72★ 38 庚烷 C7H16 2.6 9.92 39 正己烷 C6H14 4.3 10.13 序號 毒物名稱 分子式 CF值 電離電位(IP) 40 癸烷 C10H22 1.4 9.65 41 環(huán)己烷 六氫化苯 C6H12 1.4 9.86 42 二硫化碳 CS 1.2 10.07 43 乙醚 C4H10O 1.1 9.51 44 丙酮 醋酮 C3H6O 1.1 9.71 45 乙酸乙脂 C4H8O2 4.6 10.01 46 乙醇 C2H6O 12 10.47 47 二氯苯 C6H4Cl2 0.47 9.08 48 環(huán)己酮 C6H10O 0.9 9.14 49 甲胺 氯基甲烷(無水) CH5N 1.0 8.97★ 50 乙胺 C2H7N 0.8 8.86★ 51 二乙胺 氨基二乙烷 C4H11N 1 8.01 52 碘 I2 0.1 9.40 53 丙烯酸乙脂 C5H8O2 2.4 <10.3 54 丙烯酸 2-乙基乙酯 C11H20O2 1.1 55 乙醇胺 C2H7NO 4 8.69 表中帶★的毒物校正系數(shù)(CF)尚未確認(rèn)。