以質譜儀同時分析C3 – C12揮發性臭氧前驅物｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	陳彥銓 Yen-Chuan Chen
論文名稱：	以質譜儀同時分析C3 – C12揮發性臭氧前驅物 Automated analysis of C3-C12 ambient VOCs with GC/MS
指導教授：	王家麟 Jia-Lin Wang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 化學學系 Department of Chemistry
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	132
中文關鍵詞：	層析管柱、臭氧前驅物、揮發性有機污染物、質譜儀
外文關鍵詞：	Automated analysis of C3 - C12 ambient VOCs with
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本實驗室針對光煙霧中臭氧前驅物開發自動量測方法，由於揮發性前驅物種包含了C2 - C12的有機物質，其沸點的差異頗大，目前並無單一氣相層析管柱能將此大範圍的物種做全面性的分離，故常用PLOT管柱分離低碳數物種(C2 - C6)，而以DB - 1來分離中高碳數的物種(C6 - C12)。過去的作法為將兩支成份不同的碳分子篩捕捉管分別捕捉，再進入PLOT和DB - 1管柱，之後由火焰離子偵測器(FID)偵測。FID具有價格便宜能對含碳氫物種定量的優點，但其對未知物種並無法加以辨識，而質譜儀則具有對未知物定性、定量的優點，但其造價高昂，故如何藉由一台質譜儀便能取代兩顆FID進行定性與定量便成為本研究的重點。
本實驗的主要研究目的以簡化系統設計、縮短層析時間及鑑定未知物種的前題下著手，將PLOT和DB - 1管柱彼此並聯匯合後，進入單一四極棒質譜儀(FINNIGAN TRACE DSQ)做偵測，在PLOT和DB - 1吸付管同時低溫捕捉且依序升溫脫附進樣，先後進入質譜儀做偵測，達成了在單一分析流程內就將高低碳數所有物種一次分離的目的，縮短了近1 / 3的時間完成層析圖譜，並利用質譜儀本身的功能來對未知物種的性質與濃度做進一步的鑑定。
質量層析儀雖有相較於火焰離子偵測器能對未知物種作定性上的探討，但由於其分析環境須處於高真空的狀態，故在硬體配合上增加了製作的困難度，但經由本層析系統後，對高低碳數的臭氧前驅物皆可作全面性地定性以及定量也是本套系統對於分析鑑定未知物種上地另一貢獻。

摘要                                                     Ⅰ
目錄                                                     Ⅲ
圖目錄                                                   Ⅵ
表目錄                                                   Ⅹ
第一章  緒論                                             1
1–1 前言                                                1
1–2 NOX、VOCs與OH基的反應關係                           4
1–3 VOCs / NOX相對含量與臭氧生成的關係                  6
1–4氮氧化合物                                           7
1–5 揮發性有機化合物 – VOCs                           12
1–6 氧化反應的起源 – OH基                             15
1–6.1形成機制                                          15
1–6.2氫氧基濃度的推估                                  16
1–6.3氫氧基對大氣研究的重要性                          17
1–7 VOCs對臭氧產生的貢獻潛能                           21
1–8 VOCs物種監測                                       25
第二章  VOC的分析原理與系統組件介紹                     26
2–1 VOC分析原理                                        26
2–2 捕捉方法                                           29
2–2.1物理捕捉法                                       30
2–2.2化學捕捉法                                       31
2–2.3物理冷凍與化學吸附混合法                         38
2–3 層析原理                                           43
2–4 層析管柱                                           48
2–5 偵測器                                             51
2–5.1火焰離子化偵檢器                                  52
2–5.2質譜儀                                            55
2–6 自動分析控制系統–Genie                            59
第三章  雙層析管柱並聯進樣分析系統                      60
3–1 雙FID對VOC自動化層析系統                           60
3–2 單質譜儀自動VOC層析系統                            64
3–3 單質譜儀層析系統架構                               66
3–3.1前濃縮系統                                        66
3–3.2分析系統                                          67
3–4 單質譜儀對VOC自動化系統分析流程                    68
3–5 實驗結果與討論                                     77
3–5.1圖譜比較的便利                                    79
3–5.2可以SIM的方式偵測物種                             79
3–5.3可美化圖譜的軟體處理                              80
3–5.4 可選擇區段偵測                                   89
3–6 搭配單一FID的使用                                  92
3–7 結論                                              100
第四章  大體積捕捉搭配小體積進樣層析系統               101
4–1 研究動機                                          101
4–2 大體積捕捉管的優缺點                              102
4–3 小體積捕捉管的優缺點                              104
4–4 大體積捕捉、小體積聚焦層析系統                    105
4–5 分析條件                                          107
4–6 結果與討論                                        111
4–6.1單捕捉管濃縮系統與圖譜最佳化流程                 111
4–6.2 雙捕捉管式進樣系統                              117
4–7 結論                                              118
參考文獻                                               130

                                

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