定電位電解法測試煙氣中二氧化硫的常見問題及解決方法

方軍毅

（重慶市涪陵環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 408000）

目前，在固定污染源煙氣監(jiān)測分析中常見的方法主要有以下幾種：化學(xué)吸收分光光度法、化學(xué)分析法、定電位電解法、非分散紅外法，其中，定電位電解法由于具有測量響應(yīng)快、操作簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在固定污染源煙氣監(jiān)測分析中應(yīng)用得越來越廣泛，但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，該方法受其他因素干擾，測量結(jié)果往往存在一定的誤差。如果這些干擾和影響不能及時(shí)消除，將會(huì)影響監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性。

1 定電位電解法測試二氧化硫的原理

電化學(xué)氣體傳感器的工作原理是：將待測氣體經(jīng)過除顆粒物、去濕后進(jìn)入傳感器室，經(jīng)由滲透膜進(jìn)入電解槽，使得在電解液中被擴(kuò)散吸收的氣體在規(guī)定的氧化電位下進(jìn)行電位電解，根據(jù)耗用的電解電流求出其氣體的濃度。

在一個(gè)塑料制成的筒狀池體（電解槽）內(nèi)安裝工作電極、對電極和參比電極，在電極之間充滿電解液，將多孔四氟乙烯做成隔膜，在頂部封裝。前置放大器與傳感器電極連接，在電極之間施加一定的電位，使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體中二氧化硫分子在電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化反應(yīng)，在對電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體中二氧化硫的分子濃度成正比。

基于上述原理，煙氣的含濕量、負(fù)壓、顆粒物、其他共存干擾氣體（主要為氮氧化物、一氧化碳）等都會(huì)對監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生干擾，甚至使監(jiān)測結(jié)果嚴(yán)重偏離實(shí)際值。

2 常見的干擾因素及消除方法

2.1 冷凝水對測試結(jié)果的影響

煙氣測試中冷凝水主要來源于2個(gè)方面：①煙氣本身的含濕量較大，特別是經(jīng)過濕法脫硫的煙氣，其濕度可以達(dá)到10%以上，煙氣從煙道中抽到監(jiān)測儀器的過程中，容易產(chǎn)生冷凝水；②煙氣溫度比較高，與外環(huán)境的溫差過大，也容易產(chǎn)生冷凝水。冷凝水一方面會(huì)影響滲透膜的透氣性，另一方面會(huì)使二氧化硫產(chǎn)生溶解損失，從而使監(jiān)測結(jié)果偏低。

解決方法：采用帶加熱功能的采樣管的煙槍進(jìn)行采樣；如果沒有帶加熱功能的采樣管的煙槍，則應(yīng)盡量將采樣探針放入煙道，利用煙道溫度對煙槍進(jìn)行加熱，并且盡量縮短采樣管與儀器之間的距離，防止出現(xiàn)冷凝水，減少誤差；或者先將煙氣通過干燥器，以降低煙氣的濕度，減少誤差。

2.2 煙氣負(fù)壓對測試結(jié)果的影響

根據(jù)傳感器的工作原理，抽取氣體的體積流量越大，擴(kuò)散到電解槽中的二氧化硫分子越多，測量濃度越大；抽取氣體的體積流量越小，擴(kuò)散到電解槽中的二氧化硫分子越少，測量濃度越小。因此，當(dāng)測試煙囪中負(fù)壓大于監(jiān)測儀器的抗負(fù)壓值后，儀器抽取的氣體體積流量將小于標(biāo)定的體積流量，從而致使監(jiān)測結(jié)果偏低。

解決方法：測試過程中應(yīng)注意煙氣測試儀采樣流量的變化，如果煙囪中煙氣負(fù)壓過大，使采樣流量無法達(dá)到煙氣測試儀標(biāo)定的流量要求時(shí)，應(yīng)在監(jiān)測儀器前增加抽氣泵，以消除負(fù)壓或者更換監(jiān)測點(diǎn)位，比如將監(jiān)測點(diǎn)位移至引風(fēng)機(jī)后進(jìn)行監(jiān)測，使煙氣測試儀采樣流量滿足要求。

2.3 煙氣中顆粒物對測試結(jié)果的影響

煙氣中被測氣體是通過滲透膜進(jìn)入電解槽的，當(dāng)煙氣中顆粒物的濃度較大時(shí)，顆粒物就容易附著在滲透膜上，影響其透氣性，從而影響二氧化硫傳感器對二氧化硫分子的測試分析，使監(jiān)測結(jié)果偏低。

解決方法：可以通過在采樣管道口或者煙氣分析儀器煙氣進(jìn)入口安裝過濾器的方法來減少顆粒物進(jìn)入，以保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性。

2.4 干擾氣體對測試結(jié)果的影響

干擾氣體主要為氮氧化物、一氧化碳。運(yùn)用定電位電解法時(shí)，每種傳感器對應(yīng)一種特定的監(jiān)測氣體，傳感器設(shè)置的滲透膜的主要作用是防止電解液受到污染，以免使電解電位發(fā)生變化，但滲透膜不能阻擋所有氣體分子，特別是與二氧化硫分子直徑相近的氣體分子進(jìn)入電解槽。當(dāng)進(jìn)入電解槽中的氣體分子電解電位與二氧化硫分子電解電位相近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生干擾；或者進(jìn)入電解槽中的氣體分子與電解液發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致二氧化硫分子電解電位發(fā)生變化（這種干擾往往會(huì)給傳感器帶來永久性傷害，縮短傳感器的使用壽命），從而產(chǎn)生干擾。

解決方法：一般大氣污染源中二氧化硫、氮氧化物（包括二氧化氮、一氧化氮）、一氧化碳為常測項(xiàng)目，所以通常煙氣分析儀器中均安裝有二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳傳感器，儀器內(nèi)部出廠前均會(huì)對各傳感器之間相互干擾進(jìn)行補(bǔ)償測試，以減少儀器本身帶來的誤差。因此，在使用新儀器前應(yīng)進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)，確定二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳干擾的臨界濃度。如果在實(shí)際測量中二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳濃度超出容許干擾的臨界濃度，應(yīng)改用其他方法進(jìn)行測試。

2.5 工作環(huán)境對測試結(jié)果的影響

在采用電除塵的鍋爐或者發(fā)電廠等的廢氣煙道周圍一般都會(huì)存在靜電或者比較強(qiáng)的電、磁場，在此環(huán)境下監(jiān)測，傳感器的精度和壽命一般都會(huì)受到一定的影響。

解決方法：用接地或者屏蔽的方法（煙槍接地、儀器機(jī)箱接地或者屏蔽）來減小或者隔離靜電和電、磁場對傳感器的影響。

2.6 傳感器本身漂移產(chǎn)生的影響

傳感器信號(hào)隨著時(shí)間的推移會(huì)出現(xiàn)衰減或者零點(diǎn)漂移，進(jìn)而影響測量結(jié)果。

解決方法：在每次測量前對傳感器進(jìn)行調(diào)零及對標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行校準(zhǔn)，看傳感器是否符合測試要求，采樣后及時(shí)用清潔空氣對傳感器進(jìn)行充分清洗和標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定，以減少儀器系統(tǒng)誤差，延長傳感器的使用壽命。如果測量前傳感器標(biāo)定不符合測試要求，應(yīng)及時(shí)更換。

3 結(jié)束語

運(yùn)用定電位電解法進(jìn)行固定污染源煙氣監(jiān)測分析具有測量響應(yīng)快、操作簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)的干擾因素也比較多，如果不進(jìn)行有效的干擾排除，就會(huì)影響監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性。

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