挥发性有机化合 物（Volatile Organic Compounds ，VOCs）是指沸点在 50～260 ℃之间，室温下饱和蒸气压超
过 133.322 Pa 的易挥发性化合物。其主要成分为烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类、低沸点的多环芳烃类等，
是室内外空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。挥发性有机物大多不溶于水，可混溶于苯、醇、醚等多数有
机溶剂，大多对皮肤、黏膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用；其所表现出的毒性、刺激性、致癌作用和具有的
特殊气味能导致人体呈现各种不良反应。因此研究环境中挥发性有机物的存在、来源、分布规律、迁移转化及其对人
体健康的影响一直受到人们的重视，并且成为国内外研究的焦点。
一、 挥发性有机物（VOC）检测
挥发性有机物（VOC）检测方法通常有 GC-MS（气相色谱-质谱检测器法）和 GC-FID（气相色谱-氢火焰离子检
测器法），两种方法对绝大部分烃类有良好响应；GC-ECD（气相色谱-电子捕获检测器法）主要为卤代烃类检测器，
对卤代烃有高灵敏度的响应；GC-FPD（气相色谱-火焰光度检测器法）对含硫、磷的烃类有高选择、高灵敏度的响应。
在上述检测方法中，GC-FID，GC-FPD 都需用氢气作为燃烧气来生成检测信号的离子化体。
二、氢气发生器的类型及其特点
氢气钢瓶通常不作为在线 VOC 监测设备的气源，因为钢瓶氢气属于危险化学品，操作需取得相关资质。监测站点
通常无人值守，一旦发生氢气泄漏容易发生燃烧爆炸等严重事故。部分站点偏远，运输成本高昂（普通车辆不能运输
危 化品）。基于以上因素的考虑，满足以下要求的小型氢气发生器可作为在线监测 VOC 设备的理想气源：①产气量
充足（通常 GC 用气量在 100 mL/min 以下）；②产生气体纯度高，通常大于 99.99%，采用 SPE 膜电解法产生的氢
气纯度可达到 99.999%. 同时，氢气发生器相比钢瓶气具备以下优势：①无氢气泄漏危险，漏气时氢气发生器监测会
自动停止工作以防止事故发生；②设备体积小，电解水只消耗纯水或碱液，使用成本低；③可远程监控氢气发生器的
工作状态。氢气发生器的工作原理是电解水产生氢气，目前与 GC联用的氢气发生器有电解碱性水溶液、SPE（固态电
解质）膜电解水两种电解方式。碱性溶液电解法通常采用 10%（质量分数）的氢氧化钾溶液作为电解质，电解时阳极
产生氧气（排入大气），阴极产生氢气；SPE 膜电解采用纯水作为电解质，电解时水电离出的氧负离子在阳极生成氧
气（排入大气），氢质子以水合离子（H+·xH2O）的形式，在电场力的作用下，通过 SPE离子膜，到达阴极吸收电子
形成氢气。
三、在线 VOC 监测设备的类型及氢气发生器的选择搭配
目前大部分 VOCs 检测仪器用 FID 做为检测器，FID 检测器的原理是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当VO
Cs 进入火焰，在高温下产生化学电离，产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场的定向作用下，形成离子流，微
弱的离子流经过高阻放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可以根据信号对 VOCs 进行定量分
析。对于用氦气/氮气做载气的分析仪器来说，氢气仅用作燃烧气，只要保证纯度大于 99.99%，湿度小于 30%就可保
证分析仪器长时间稳定运行（半年内相同物质相同浓度的FID 信号响应值无明显变化）。随着在线监测系统的高度集
成，近年来出现了以氢气作为载气的 VOCs 分析仪，对于氢气的质量提出了更高的要求。氢气的含氧量必须严格控制，
含氧量过高会损坏色谱柱，缩短色谱柱使用时间。含水量过高在分析图谱上会有水峰生成，干扰待测物质。此类分析
仪建议使用 SPE 膜电解水制氢的发生器，SPE 膜电解法做到了阴极、阳极完全隔离，产生的氢气不含氧；电解 KOH
碱液制得的氢气中大约含有 1.0×10－6～3.0×10－6的氧气，需除氧后使用。氢气湿度在 5%以下无明显水峰，大于 10%
时有明显水峰，可能干扰被测物质。峰值情况如图 1 所示，红框中的尖锐峰为水峰，干扰周围目标物质峰窗，影响目标
物质的定性、定量。
四、氢气发生器的维护
氢气发生器需精心维护，延长使用寿命，降低故障率。氢气发生器需加去离子水，以保护电极，防止电极在电流作
用下会与金属离子发生不可逆化学反应而损坏。电解碱液的氢气发生器应每半年更换一次氢氧化钾溶液，排除旧碱液后
应用纯水冲尽残夜后再加入新配置的碱液。SPE 电解法制氢使用纯水，夏天容易长菌使水质恶化造成停机 SPE 电解膜不
被大电流击穿），建议在每年 5 月份应做一次全面的储水罐、管路清洗，减少细菌对水质的影响。定期检查氢气路露点
温度及干燥装置状态。水气分离器每年也需要清理一次，防止卡死停机。检查并清理调压阀和管路接头，防止锈蚀堵塞。
每半年进行一次检漏，防止因漏气导致氢气发生器过载。
