随着我国经济建设快速发展和城市化水平的不断提高,环境污染中的恶臭污染事件日益增多,在环境投诉中位居第二,已经严重地影响了人们的正常生活。因此,我国《国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》中明确提出要“加强恶臭污染物治理”。而研究恶臭气体检测的理论和方法,开发恶臭气体在线检测仪器是恶臭治理中亟需解决的问题。因此,开展这项研究工作一方面可以为我国恶臭在线检测仪器的开发提供理论方法和经验积累,同时也可以为环境管理部门提供一种高效、实时的恶臭检测仪器。气相色谱技术因其具有分离效率高、检测速度快、选择性高、分析精度高等优良特性被广泛于应用于气体检测之中。随着微机电系统、微流控芯片、微制造技术等新兴技术不断成熟,如何将微气体分离器件、微检测器以及微控制器应用到气相色谱仪中,已经成为气相色谱仪器向着小型化、便携化、在线检测方向发展的研究热点和发展趋势。本论文首先就气相色谱技术研究领域发展状况,详细归纳总结了国内外气相色谱仪器及其所涉及的气体分离器、检测器等一些关键技术的研究历史、最新进展和发展趋势,随后,开展了基于微流控芯片的气相色谱检测理论、方法与仿真研究,并依据这一研究基础确立了恶臭气体检测方案,开发出了基于微流控芯片的恶臭气组分在线检测实验系统,利用这一实验系统进行了恶臭气体组分检测实验。本研究课题得到了国家重大科学仪器设备开发专项支持,旨在完成“恶臭自动在线监测预警仪器开发及应用示范”(NO.2012YQ060165)。本课题主要开展的工作和取得的研究成果如下:以气相色谱基础理论—色谱柱塔板理论为出发点开展了色谱柱的速率理论研究,建立了气体经过色谱柱分离后流出时的浓度模型,并利用COMSOL仿真软件对浓度流出模型进行了仿真实验,针对实验系统中需要开发的微流控芯片色谱柱各项参数进行了仿真实验研究,结合仿真结果分析和研究了影响微流控芯片色谱柱分离效果的参数。根据仿真结果提出了采用微流控芯片作为气相色谱气体分离器这一方法。对恶臭气体在线检测系统中的关键技术—气体分离器进行了深入研究,从微流控芯片色谱柱需要的材料、制造方法、沟道的设计到芯片内固定相材料选取、涂覆液几个方面都作深入研究。最后,分别开发设计了两类微流控芯片色谱柱:第一种为微流控芯片填充柱,第二种为微流控芯片毛细柱。对恶臭气体在线检测系统中的关键器件--光离子化检测器进行了开发研究。针对恶臭气体的特点和系统在线检测的要求,选择了光离子化检测器作为气相色谱检测单元,开发完成了光离子化检测器紫外灯的高压、射频电源和气体离子化浓度检测信号的滤波、放大等调理电路以及光离子化气室。在理论方法研究和关键技术的研究基础上,确定了恶臭气体在线检测方案,开发完成了用于恶臭气体在线检测实验系统,包括:载气压力检测、流量自动控制单元;样气自动进给单元;微流控芯片色谱柱;光离子化检测器;计算机控制和数据采集、处理单元。实验系统中的计算机硬件、软件开发及气体成分的定性、定量标定方法也在论文中进行了详细介绍。针对不同的微流控芯片色谱柱在检测系统上进行了实验研究。首先对系统稳定性和重复性进行了实验研究;对两种不同类型的微流控芯片色谱柱进行了气体分离效果的实验研究,并对气体分离实验结果进行分析,得到了微流控芯片色谱柱的分离度和理论塔板数等柱效参数;然后对涂覆不同固定液和不同尺寸的微流控芯片毛细柱分离实验进行比较研究;最后进行了不同温度、不同压力下恶臭气体在线检测系统对混合气体的检测实验研究,并对实验结果进行分析。论文最后对研究工作进行了总结。经过理论方法和实验研究的分析,证明了基于微流控芯片气体分离技术进行恶臭气体的在线检测的可行性。研究成果为我国恶臭气体检测仪器的小型化、便携化、实时在线检测提供了新的技术方法和实验数据。论文也对实验系统存在的不足提出了今后的改进措施。