GC5000 휘발성 유기물 온라인 크로마토그래피 모니터링 시스템

배경 설명:

광화학 스모그 오염은 현재 전 세계에서 가장 두드러진 지역성 공기 오염 문제 중의 하나이다.주로 대류층의 질소산화물, 휘발성유기물이 특수한 기상조건하에서 (빛, 무풍 또는 미풍) 일련의 복잡한 광화학반응을 거쳐 오존, 과산화물, 알데히드 및 과산화아세틸질산에스테르 등 일련의 2차오염물을 생성하는 과정이다.이런 2차 오염물 중에서 오존이 차지하는 비중이 가장 크다.많은 연구에 따르면 오존은 인체, 재료, 농작물에 매우 강한 위해성을 가지고 있다.도시화와 공업화의 진척이 가속화됨에 따라 20세기 90년대말부터 지금까지 지면에 가까운 고농도의 오존오염은 이미 우리 나라 대부분 지역의 준엄한 대기문제로 되였다.
휘발성유기물 (Volatile Organic Compounds, 약칭 VOCs) 은 유층의 광화학산화순환에 관건적인 역할을 하며 도시와 지역의 2차기체오염물질의 중요한 전체물로서 광산화제의 생성속도와 효률을 직간접적으로 통제하여 대기의 산소화잠재력에 중요한 영향을 준다.휘발성유기물은 구성이 복잡하여 일반적으로 비메탄탄화수소 (Non-methane hydrocarbons, 약칭 NMHCs), 산소함유유기물 (Oxygenated Volatile Organic Compounds, 약칭 OVOCs) 및 할로겐탄화수소 등 몇가지 류로 나눌수 있는데 그중 비메탄화수소가 가장 큰 비중을 차지한다.
GC5000 기기 분석 시스템은 EPA PAMS 표준 설계를 참고하여 휘발성 유기물 중의 C2-C12 탄화수소를 모니터링 목표로 하여 관련 부서의 오존 전구체물 모니터링에 정확하고 대표적인 장기 자료를 제공한다;공기오염예방퇴치 관련 단위가 공기질량상황을 객관적으로 파악하고 완전한 오존과 그 전체물 및 기상조건간의 상호관계를 찾고 구축하여 오존오염의 형성원인을 찾을수 있도록 한후 실행가능한 방제책략을 연구해낼수 있도록 해야 한다.

PAMS 정보:

PAMS는 Photochemical Assessment Monitoring Stations의 약자로, 중국어로는 광화학 평가 모니터링 스테이션이라고 한다.1990년공기청정법 개정안(Clean Air Act Amendments)을 통과시킴과 동시에 EPA는 각 주에 오존 오염이 심각한 지역에 광화학 평가 모니터링 스테이션을 만들어 오존 및 오존 전구체를 전면적으로 모니터링하여 오존 오염 발생 원인을 파악하도록 했다.

AMA GC5000 시스템 구성:

GC5000형 휘발성 유기물 온라인 크로마토그래피 모니터링 시스템은 독일 AMA Instruments사가 20년간의 경험을 축적하여 개발, 설계 및 제조한 것으로 기술이 선진적이고 성능이 안정적이며 인원이 당직을 설 필요가 없다.

시스템은 ppt급의 높은 검출 감도를 가지고 있으며, EPA PAMS 표준 설계를 참고하여 오존 전구체물 중 C2-C12 탄화수소의 장기적인 모니터링을 위해 시스템 최적화를 진행하였다.

현재 GC5000 시리즈는 독일, 네덜란드, 벨기에, 그리스, 브라질, 이탈리아, 스페인, 한국 등의 대기질 측정망에서 널리 활용되고 있다.또 베를린, 타이베이, 서울의 슈퍼스테이션도 이 시스템을 사용하고 있다.

베이징, 난징, 광저우, 톈진, 선전 등 도시의 대기 환경 모니터링 시스템은 이미 이 설비를 선택했다.이와 동시에 이 시스템은 이미 광주아시아경기대회 대기환경품질감측에 응용되였다.

핵심 장치:

* GC5000 VOC 분석 크로마토그래프(대상 화합물 C2-C5);

* GC5000 BTX 분석 크로마토그래프(대상 화합물 C6-C12);

* DIM200 동적 교정기(최대 희석 배수 2500배),

보조 장치:

* 가스 공급원: 고순도 질소, 고순도 수소, 압축 공기;

* 가스 사전 처리 장치, 정화 가스 및 보조 가스;

* PAMS 표준 가스 (56 혼합 샘플, 1ppm);

* 데이터 컴퓨터,

* 19'표준 캐비닛,

관련 기능:

사용자가 기기의 상황을 편리하게 이해하고 스펙트럼과 데이터를 보기 위해 AMA 소프트웨어는 크로마토그래프의 운행 상태를 지능적으로 모니터링하고 분석하며 동시에 시스템 작업 시기에 발생한 모니터링, 교정, 단전 및 기타 사건 기록을 보존하여 사용자가 시스템 상태와 데이터 품질을 거슬러 올라가는 데 편리하다.

네트워크를 통해 시스템 인터페이스에 원격으로 로그인하여 상태를 확인할 수 있습니다.유지 보수 엔지니어는 원격으로 협조하여 시스템 유지 보수 효율을 높일 수 있습니다.동시에 크로마토그래프의 데이터를 분석하여 데이터 공작 제어기 (txt 파일) 에 백업하여 기기의 손상으로 인한 원시 데이터의 분실을 방지한다.

기술 사양:

시스템 기술 지표는 유럽 연합과EPA의 대기 중 오존 전구체물 모니터링에 대한 규범적 요구

* the VDI guideline 2100 of the EU guideline 2002/3/EC ，from February 12th 2002；

* the guidelines of the Technical Assistance Document EPA/600-R-98/161 of US EPA，from September 30th 1998。

기술적 특징:

샘플링 유량과 샘플 양을 정확하게 제어: GC5000 크로마토그래프는 품질 유량계를 사용하여 샘플링 유량을 제어하고 샘플 부피를 누적 획득하여 환경 압력과 온도의 영향을 피할 수 있습니다.

2급 샘플 부집 기술 (저탄소 성분 대비): 2급 샘플 부집 기술은 고용량의 샘플 부집 부피 (C2 화합물에 대한 관통 부피가 800ml 이상) 와 샘플 초점 능력 (크로마토그래프의 피크 분리도가 높고 피크 모양이 우수함을 보장한다.)

참고: 오른쪽 크로마토그래프에서 번호는 각각 1-에탄입니다.2-에틸렌;3 - 프로판;

흡착관 작업 온도 > 10 ° C: 흡착관은 샘플 부집과 초점 단계에서 작업 온도가 10 ° C보다 높아 부집 모듈에 냉동 상황이 발생하지 않도록 한다.무인 관측소의 장기 운행에 적합하다;

극성의 반추출기둥을 예비기둥으로 한다. 극성의 반추출기둥은 환경공기견본중의 고비점유기물과 수증기를 차단할수 있다.목표 화합물 이외의 고비점 물질로 인한 분석 주기의 연장을 피한다.수증기로 인해 크로마토그래피 보존 시간 오프셋으로 인한 크로마토그래피 피크 인식 오류가 발생하지 않도록 합니다.동시에 차단된 물질은 분석 주기에 예기둥에서 역방향으로 불립니다.

60m의 모세관 크로마토그래피 기둥: 긴 크로마토그래피 기둥으로 가장 높은 분리 효율을 얻을 수 있으며 많은 목표 화합물을 우수하게 분석할 수 있도록 보장합니다.

전동 컨트롤러: 시스템 내부에 전동 컨트롤러를 사용하여 공기압 컨트롤러에 비해 기기의 유지보수량을 효과적으로 낮출 수 있습니다.공기압 밸브 사용 중 발생할 수 있는 공기 누출로 인한 가스 손실도 피했다.

성능 매개 변수:

GC5000 VOC 크로마토그래프 분석기

기능: 하루 종일 자동으로 24h 연속 샘플링, 2급 부집, 크로마토그래피 기둥을 사용하여 분리, C2~C5 유기종 분석;

측정 범위: 0~300ppb;

검출 제한: 0.05ppb(프로판의 경우);

분석 주기: 30~60min;

샘플링:

샘플링 시간: 0~99min (조정 가능);

유량: 10~50ml/min(조정 가능);

품질 흐름 제어계(MFC) 제어;

샘플링 부피: 200~800ml(조정 가능);

리치:

양극 리치:

1급 부집주: 샘플링 온도 15 ° C, 최고 열 해석 온도 350 ° C;

2급 부집주: 초점온도 20 °C, 최고열해석온도 350 °C;

가열 속도: 최대 40°C/s;

크로마토그래프 기둥 상자:

석영 유리 모세관 기둥, 길이 30m~60m;

기둥 상자 온도 범위: 40-210°C;

온도 상승 속도: 1-25 ° C/min (1 ° C/min 증가);

공기 부하: N2, 99.999%, 3bar;

FID-수소 화염 이온화 검출기;

수소(H2)와 조연 공기 공급을 요구한다.

수소, 99.999%, 3bar;

조연 공기, 99.999%, 3bar;

교정: 단일 / 다중 교정 허용

출력: 스마트 디스플레이 도감, 파라미터 규격, 운행 상태 등 시스템 메뉴를 통해 각종 파라미터의 설정, 편집 및 결과 처리 등 조작을 완성할 수 있다;

전원 공급 장치: 220V 50HZ,

운영 환경:

온도: 0~40°C(온도가 온도범위를 초과할 경우 에어컨을 추가해야 함);

상대 습도: 5~95% 비응축;

외관: 19"× 6 HU × 600mm, 표준 섀시, 무게 35kg;

GC5000 BTX 크로마토그래프 분석기

기능: 하루 종일 자동으로 24h 연속 샘플링, 단일 레벨 부집, 크로마토그래피 기둥을 사용하여 분리, C6~C12 유기종 분석;

측정 범위: 0~300ppb;

검출 제한: 0.03ppb(벤젠의 경우);

분석 주기: 30~60min;

샘플링:

샘플링 시간: 0~99min (조정 가능)

트래픽: 10~50ml/min(조정 가능)

품질 흐름 제어계(MFC) 제어

샘플링 부피: 200~800ml(조정 가능)

리치:

부집주: 샘플링 온도 30 °C, 최고 열 해석 온도 350 °C;

가열 속도: 최대 40°C/s;

크로마토그래피 기둥 상자: 석영 유리 모세관 기둥, 길이 30m~60m;

기둥 상자 온도 범위: 40-210°C;

온도 상승 속도: 1-25 ° C/min (1 ° C/min 증가);

공기 부하: N2, 99.999%, 3 bar;

FID- 수소 화염 이온화 검출기

수소(H2)와 조연 공기 공급을 요구한다.

수소, 99.999%, 3bar;

조연 공기, 99.999%, 3 bar;

교정: 단일 / 다중 교정 허용

출력: 스마트 디스플레이 도감, 파라미터 규격, 운행 상태 등 시스템 메뉴를 통해 각종 파라미터의 설정, 편집 및 결과 처리 등 조작을 완성할 수 있다;

전원 공급 장치: 220V 50Hz,

운영 환경:

온도: 0~40°C(온도가 온도범위를 초과할 경우 에어컨을 추가해야 함);

상대 습도: 5~95%, 비응축;

외관: 19"× 6 HU × 600mm, 표준 섀시, 무게 35kg;

DIM 200 교정 모듈

기능:

(1) GC5000BTX 크로마토그래프 분석기의 제어 하에 샘플링, 교정에 필요한 흐름로의 전환을 완료한다;

(2) 제로 가스와 표준 가스 유량을 정확하게 제어하고 크로마토그래피 시스템에 대한 교정을 실현하며 희석 배수 1~2500;

공급 가스:

제로 가스 (깨끗한 공기 또는 질소), 3 bar;

표준 가스: 3 bar;

샘플 가스;

트래픽 제어:

표준 가스: 2~100ml/min;

제로 가스: 100~5000ml/min;

정밀도: 측정값 ±0.5%;

품질 흐름 제어계(MFC) 제어;

두 가지 (선택 사항) 작업 방법:

(1) 내부 통신로를 통해 AMA 크로마토그래피 시스템을 연결하고 크로마토그래피 시스템 소프트웨어가 제어하며 최대 20점의 자동 교정 또는 검사를 수행할 수 있다

(2) 독립형 실행 소프트웨어 또는 외부 제어 인터페이스 옵션을 추가하여 자율 실행 또는 외부 디지털 I/O를 통한 온라인 원격 제어 작업을 수행할 경우 최대 5포인트 자동 교정 또는 검사 수행

전원 공급 장치: 220V 50Hz,

운영 환경:

온도: 0~40°C(온도가 온도범위를 초과할 경우 에어컨을 추가해야 함);

상대 습도: 5~95%, 비응축;

외관: 19", 3H 표준 섀시, 무게 4kg

시스템 어플리케이션:

남경정보공정대학 대기물리학원 주빈선생님은 GC5000시스템을 리용하여 대기환경에서의 VOCs(C2-C12)를 분석하고 VOCs가 부동한 풍향의 영향하에 그 농도가 다르고 부동한 배출원이 VOCs총량에 기여하는바가 다름을 분석하였다. VOC의 농도는 주로 풍향의 영향을 받아 VOC의 첫 배출원이 본지에서 온것이고 도시 동북지역에서 VOC농도가 지역전송의 영향을 받아 오존계통의 형성방법과 잠재적인 아크릴에 대한 평가방법을 통해 형성된다.올레핀이 오존의 화학적 형성에 기여하는 양이 57~58%임을 나타내며, 주성분 분석/절대 주성분 수용체 모델을 이용하여 분석한다.그 결과 이 지역 내에서 VOC의 39% 가 주로 차량 배출에서 비롯되며 용제 사용과 산업 공급원이 36% 를 차지합니다.