本文關(guān)鍵詞：船舶柴油機(jī)非常規(guī)排放檢測技術(shù)的研究

  更多相關(guān)文章： 柴油機(jī) 排放 多環(huán)芳烴 改性納米材料

【摘要】：本文對船舶柴油機(jī)的非常規(guī)排放的檢測技術(shù)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。 影響分析準(zhǔn)確性的關(guān)鍵技術(shù)是非常規(guī)排放物的富集的方法和材料,本文以16種多環(huán)芳烴作為研究對象,通過液體捕獲采樣-低壓吹掃富集-氣質(zhì)聯(lián)用(ACC-LPPT-GC/MS)法解決了船舶柴油機(jī)排放的氣態(tài)多環(huán)芳烴檢測的核心技術(shù),并建立了一套適合船舶柴油機(jī)排放的多環(huán)芳烴檢測方法。使用液體捕獲法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固體吸附法捕集氣態(tài)多環(huán)芳烴,通過向溶液中添加不同性質(zhì)的功能性添加劑,改變?nèi)芤旱臉O性,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),提高多環(huán)芳烴的溶解度。通過優(yōu)化十六烷基三甲基溴化銨的濃度、添加無機(jī)鹽解決乳化問題、篩選有機(jī)溶劑和采樣溫度,逐步提高液體法采集到的多環(huán)芳烴的回收率,最終均達(dá)到76%以上。為了解決柴油機(jī)排放的沸點(diǎn)高于250℃的多環(huán)芳烴富集效率低、回收率差的問題,對傳統(tǒng)的吹掃捕集系統(tǒng)進(jìn)行了改造,通過增加低壓控制系統(tǒng)改變捕集系統(tǒng)的壓力,建立了低壓吹掃捕集系統(tǒng)。改造后的儀器與常壓吹掃捕集系統(tǒng)進(jìn)行比對,對高沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴,如苯并[g,h,i]芘、苯并[a,h]葸和茚并[1,2,3-cd]芘的回收率大幅度提高,從低于22%到高于81%。在濃度范圍0.02-50μg/L內(nèi)16種多環(huán)芳烴的峰面積與濃度之間線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)范圍在0.9981～0.9995之間；樣品空白回收率為81.5-98.5%；多環(huán)芳烴的方法最低檢出限在0.005-0.025μg/L的范圍；定量限范圍在0.002-0.050μg/L之間,檢測限達(dá)到納克級,實(shí)現(xiàn)了痕量分析。將新方法與傳統(tǒng)方法進(jìn)行了平行比對,傳統(tǒng)方法檢測到多環(huán)芳烴的總量為232.481μg/kWh,新方法檢測到多環(huán)芳烴總量351.39μg,/kWh,新方法比傳統(tǒng)的方法損失率減少33.83%。新方法從樣品采集到多環(huán)芳烴檢測少于30分鐘,比傳統(tǒng)方法節(jié)約90%的時(shí)間。該法解決傳統(tǒng)的固體吸附材料吸附性能差、回收率低、損失率高耗時(shí)長等問題。新方法能快速、準(zhǔn)確、可靠的實(shí)現(xiàn)痕量檢測,簡單易用,能有效的對非常規(guī)污染進(jìn)行定性分析和定量檢測,可做為非常規(guī)排放檢測標(biāo)準(zhǔn)方法之一加以推廣。 結(jié)合已經(jīng)建立的液體采樣方法,通過改性納米介質(zhì)作為固相微萃取的吸附材料來富集樣品中的多環(huán)芳烴。實(shí)驗(yàn)室自制TiO2納米管陣列板,并探索陽離子表面活性劑CTAB作為修飾介質(zhì)的條件,作為固相微萃取吸附材料。新材料對多環(huán)芳烴表現(xiàn)出良好的吸附和解吸附性能。16種多環(huán)芳烴的空白加標(biāo)回收率范圍在83.0-97.2%之間,日內(nèi)精密度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍在3.7-9.1%之間。樣品加標(biāo)回收率在81～97%范圍內(nèi),相對標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍在1.13-8.75%之間。針對傳統(tǒng)富集方法采用的吸附材料存在吸附性能差、回收率低的問題,該方法簡單有利推廣應(yīng)用。 為了考查不同提取方式對顆粒物提取的效果,對幾種常用的提取方法進(jìn)行效果比較,最終采用索氏結(jié)合微波輔助提取法提取顆粒物中的多環(huán)芳烴及其衍生物。通過優(yōu)化GC/MS方法進(jìn)行分析測試,對顆粒物中硝基多環(huán)芳烴進(jìn)行有效的預(yù)分離,并采用負(fù)離子化學(xué)電離源進(jìn)行檢測,檢測限范圍在0.001-0.040μg/L。顆粒吸附的16種多環(huán)芳烴的空白加標(biāo)回收率范圍在82.5～98.5%。結(jié)果重復(fù)性的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍在0.239-8.786%,小于10%,說明方法的精確度較高。多環(huán)芳烴的樣品加標(biāo)回收率在78～98%范圍內(nèi),硝基多環(huán)芳烴的樣品加標(biāo)回收率在79-95%,表明樣品預(yù)處理過程未受到明顯的污染。建立的方法可以應(yīng)用于實(shí)際的柴油機(jī)顆粒物樣品痕量分析。 本文研究結(jié)果不但有利于進(jìn)一步研究非常規(guī)排放的生成機(jī)理、排放規(guī)律、排放的毒理、優(yōu)化柴油機(jī)的排放性能,而且可以使人們進(jìn)一步認(rèn)識到非常規(guī)排放的危害、促進(jìn)非常規(guī)排放標(biāo)準(zhǔn)的制定和相關(guān)法規(guī)的制定,保護(hù)人類生存環(huán)境和健康。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 排放 多環(huán)芳烴 改性納米材料
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 前言15-17
• 第1章 文獻(xiàn)綜述17-37
• 1.1 柴油機(jī)排放的分類17-22
• 1.1.1 常規(guī)排放18-19
• 1.1.2 非常規(guī)排放19-20
• 1.1.3 顆粒物20-22
• 1.2 多環(huán)芳烴及其衍生物的檢測技術(shù)22-35
• 1.2.1 多環(huán)芳烴及其衍生物的性質(zhì)22-25
• 1.2.2 樣品的采集25-26
• 1.2.3 樣品的預(yù)處理技術(shù)26-32
• 1.2.4 儀器分析技術(shù)32-34
• 1.2.5 多環(huán)芳烴相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)34-35
• 1.3 論文的研究內(nèi)容35-36
• 1.4 研究方法和技術(shù)路線36-37
• 第2章 液體采樣-低壓吹掃富集-GC/MS法檢測柴油機(jī)排放的氣態(tài)多環(huán)芳烴37-70
• 2.1 氣態(tài)多環(huán)芳烴的液體捕獲采樣法38-49
• 2.1.1 臺架試驗(yàn)測試方案38-40
• 2.1.2 測試程序40-41
• 2.1.3 柴油機(jī)排放多環(huán)芳烴采樣方法的建立41-42
• 2.1.4 臨界膠束濃度的確定42-43
• 2.1.5 CTAB增溶曲線43-44
• 2.1.6 功能性添加劑對多環(huán)芳烴回收率的影響44-46
• 2.1.7 無機(jī)鹽的破乳化效應(yīng)46-47
• 2.1.8 混合有機(jī)溶劑對多環(huán)芳烴的增溶效果47-48
• 2.1.9 溫度對多環(huán)芳烴回收率的影響48-49
• 2.1.10 優(yōu)化后的多環(huán)芳烴液體采集系統(tǒng)49
• 2.2 低壓吹掃(LPPT)富集多環(huán)芳烴49-55
• 2.2.1 低壓吹掃捕集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路50-51
• 2.2.2 載氣的選擇51
• 2.2.3 捕集阱的選擇51
• 2.2.4 吹掃溫度與壓力的設(shè)計(jì)51-52
• 2.2.5 吹掃氣體流量52-53
• 2.2.6 吹掃時(shí)間53
• 2.2.7 解吸溫度53
• 2.2.8 解吸時(shí)間53
• 2.2.9 烘焙溫度和時(shí)間53-54
• 2.2.10 優(yōu)化后的低壓吹掃條件54
• 2.2.11 比較常壓與低壓富集檢測的多環(huán)芳烴的回收率54-55
• 2.3 氣質(zhì)聯(lián)用分析條件的選擇和優(yōu)化55-59
• 2.3.1 色譜柱的選擇55-56
• 2.3.2 進(jìn)樣模式56
• 2.3.3 程序升溫的優(yōu)化56-57
• 2.3.4 離子源溫度的優(yōu)化57
• 2.3.5 掃描參數(shù)的設(shè)定57-58
• 2.3.6 GC/MS優(yōu)化后的條件58-59
• 2.4 分析方法的評價(jià)59-64
• 2.4.1 線性59-60
• 2.4.2 檢測限和定量限60
• 2.4.3 精密度60-62
• 2.4.4 樣品加標(biāo)回收率62-64
• 2.4.5 液體捕獲采樣-低壓吹掃富集-氣質(zhì)聯(lián)用法的變異性64
• 2.5 實(shí)際樣品分析64-67
• 2.5.1 柴油機(jī)排放的氣態(tài)多環(huán)芳烴的分析結(jié)果64-65
• 2.5.2 多環(huán)芳烴解吸附率的驗(yàn)證65-66
• 2.5.3 樣品加標(biāo)回收率66-67
• 2.5.4 方法的變異性67
• 2.6 建立的方法與常規(guī)方法的比較67-69
• 2.6.1 耗時(shí)比較67-68
• 2.6.2 檢測結(jié)果的比較68-69
• 2.7 本章小結(jié)69-70
• 第3章 液體采樣-納米材料富集-GC/MS法檢測氣態(tài)多環(huán)芳烴70-86
• 3.1 氣態(tài)多環(huán)芳烴的液體捕獲法采樣71
• 3.2 CTAB修飾納米材料富集多環(huán)芳烴71-82
• 3.2.1 修飾納米材料固相微萃取技術(shù)原理71-72
• 3.2.2 陽極氧化法制備TiO_2納米管陣列72-75
• 3.2.3 TiO_2納米管陣列的鑒定75
• 3.2.4 修飾材料的選擇75-76
• 3.2.5 CTAB濃度對TiO_2納米管富集效果的影響76-77
• 3.2.6 有機(jī)溶劑類型對解吸附效果的影響77
• 3.2.7 樣品pH對多環(huán)芳烴富集效果的影響77-78
• 3.2.8 鹽析效應(yīng)對吸附性能的影響78-79
• 3.2.9 固相微萃取的平衡時(shí)間79-80
• 3.2.10 二氯甲烷解吸附時(shí)間的考查80-81
• 3.2.11 穩(wěn)定性考查81
• 3.2.12 修飾納米材料富集的預(yù)處理程序81-82
• 3.3 液體采樣-納米材料富集-GC/MS檢測方法學(xué)評價(jià)82-83
• 3.3.1 準(zhǔn)確度82-83
• 3.3.2 精密度83
• 3.4 實(shí)際樣品分析83-84
• 3.4.1 分析結(jié)果83
• 3.4.2 樣品加標(biāo)回收率83-84
• 3.5 本章小結(jié)84-86
• 第4章 顆粒物中的多環(huán)芳烴及其衍生物的檢測86-98
• 4.1 顆粒物的多環(huán)芳烴采樣86-87
• 4.2 提取和富集工藝的優(yōu)化87-90
• 4.2.1 索氏提取工藝的優(yōu)化87-89
• 4.2.2 超聲提取的優(yōu)化89
• 4.2.3 微波輔助提取的優(yōu)化89-90
• 4.2.4 提取工藝的比較與確定90
• 4.3 分析方法的建立90-94
• 4.3.1 多環(huán)芳烴和硝基多環(huán)芳烴的參數(shù)設(shè)置90-91
• 4.3.2 EI和NICI離子源選擇91-93
• 4.3.3 線性93
• 4.3.4 方法的精密度93-94
• 4.4 實(shí)際樣品分析94-97
• 4.4.1 多環(huán)芳烴與硝基多環(huán)芳烴的分析結(jié)果94-95
• 4.4.2 樣品加標(biāo)回收率95-97
• 4.5 本章小結(jié)97-98
• 結(jié)論98-99
• 參考文獻(xiàn)99-113
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文113-115
• 攻讀學(xué)位期間參與項(xiàng)目情況115-116
• 致謝116-117
• 作者簡介117

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：868857