用活性炭替代零氣源的探討

劉 寅

（吉林市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，吉林 吉林 132001）

在大氣環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)中，校準(zhǔn)儀器時(shí)需要零氣，即不含有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目氣體的空氣，一般情況下零氣由零氣源生成，但零氣源笨重且需要更換藥品和備件，所以在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中，有時(shí)會(huì)用活性炭過(guò)濾雜質(zhì)氣體來(lái)代替零氣源，即用活性炭罐吸附空氣中較低濃度的大氣污染物氣體分子，使經(jīng)過(guò)吸附后的氣體滿足零氣要求。由于活性炭對(duì)各種污染物氣體分子的吸附能力有所不同，所以并非所有情況下都可以用活性炭來(lái)代替零氣源，作者在實(shí)際工作中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了探索。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)中使用儀器均為T(mén)hermofisher 公司環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)儀器，零氣源為111 型零氣生成器，動(dòng)態(tài)氣體校準(zhǔn)儀為146i 型動(dòng)態(tài)氣體校準(zhǔn)儀，49iPS 型臭氧發(fā)生器（用來(lái)校準(zhǔn)臭氧），環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀分別為42i型氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，43i 型二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，48i 型一氧化碳自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀以及49i 型臭氧自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀?；钚蕴坑盟芰瞎奘⒀b，罐兩端開(kāi)口使得氣體可以通過(guò)，一罐為活性炭130g。

在每次實(shí)驗(yàn)前用動(dòng)態(tài)氣體校準(zhǔn)儀對(duì)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行校準(zhǔn)，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。空壓機(jī)為零氣源提供動(dòng)力，生成不含雜質(zhì)的零氣，零氣與標(biāo)準(zhǔn)氣體鋼瓶中的已知高濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體在動(dòng)態(tài)氣體校準(zhǔn)儀中混合，生成已知濃度A 的氣體用來(lái)模擬空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)中的環(huán)境空氣，氣體通過(guò)活性炭過(guò)濾后進(jìn)入環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，可得過(guò)濾后濃度為B，則吸附率為A-B/A。通過(guò)B 值和吸附率判斷是否可以用活性炭來(lái)代替零氣源。

為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確和有效，將一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫和臭氧的氣體濃度范圍（A)設(shè)置為20～200ppb，一氧化碳的氣體濃度范圍（A)設(shè)置為2～10ppm。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

一氧化氮、二氧化氮和臭氧的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，二氧化硫的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，一氧化碳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 一氧化氮、二氧化氮和臭氧的實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表2 二氧化硫的實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表3 一氧化碳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 討論與結(jié)論

按照國(guó)家規(guī)定[1]：儀器零點(diǎn)值SO2≤1ppb、NO2≤1ppb、O3≤1ppb、CO≤0.25ppm。依次作為判斷依據(jù)，從表1 可以看出：活性炭對(duì)臭氧的吸附效果極好，由于臭氧本身具有氧化性，而活性炭可作為還原劑，所以在吸附過(guò)程中不僅是物理作用起效果，也有一部分的化學(xué)作用。所以在進(jìn)入活性炭的O3濃度在200ppb 以下時(shí)均可以滿足規(guī)定要求；活性炭對(duì)一氧化氮和二氧化氮也有非常好的吸附效果，吸附率極高，均在99%以上，在進(jìn)入活性炭的一氧化氮和二氧化氮的濃度在100ppb以下時(shí)均可以滿足規(guī)定要求。表2 的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：活性炭對(duì)二氧化硫的吸附力不如氮氧化物強(qiáng)，當(dāng)兩瓶活性炭串聯(lián)后其對(duì)二氧化硫的吸附力并沒(méi)有比單瓶活性炭的吸附力提高多少；且當(dāng)進(jìn)入活性炭的二氧化硫濃度在100ppb 以下時(shí)，可以滿足規(guī)定要求。從表3 可知：只有當(dāng)進(jìn)入活性炭的一氧化碳濃度在6ppm 以下時(shí)，才可以滿足規(guī)定要求。而一般情況下，空氣中的一氧化碳濃度多會(huì)超過(guò)這個(gè)濃度。

綜合上述分析可知：活性炭對(duì)一氧化氮，二氧化氮和臭氧有極好的吸附作用，在一般情況下若校準(zhǔn)氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀和臭氧自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的零點(diǎn)，可以用氣體通過(guò)活性炭罐的方法來(lái)獲得零氣，對(duì)于二氧化硫，由于活性炭的對(duì)其吸附能力不如前三者強(qiáng)，而我國(guó)作為一個(gè)煤炭大國(guó)，環(huán)境空氣中的二氧化硫濃度時(shí)常會(huì)無(wú)法滿足吸附要求，空氣通過(guò)活性炭罐的氣體不一定能用來(lái)校準(zhǔn)二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的零點(diǎn)，對(duì)于一氧化碳自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，則絕對(duì)不應(yīng)用活性炭罐來(lái)充當(dāng)零氣源。

［1］環(huán)境空氣氣態(tài)污染物（SO2、NO2、O3、CO)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（HJ193-2013）[S].