定電位電解法測定固定污染源廢氣的二氧化硫

摘要：二氧化硫是我國環(huán)境空氣質量標準中六項主要污染物之一。我國部分地區(qū)因二氧化硫排放集中導致酸雨多發(fā)，對本就脆弱的生態(tài)環(huán)境造成了很大傷害，因此須強化二氧化硫的監(jiān)控。定電位電解法是比較成熟的便攜式二氧化硫測量方法，但在實踐中仍存在許多問題，本文介紹了恒電位電解測量二氧化硫的測量方法，同時討論了恒電位電解測量儀的維護問題。

關鍵詞：固定污染源;測定方法;二氧化硫;電位電解法

中圖分類號：X830.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）12-0-02

Abstract：Sulfur dioxide is one of the six major pollutants in Chinas environmental air quality standards. Due to the concentration of sulfur dioxide emissions in northern China， acid rain occurs frequently， which has caused great harm to the fragile ecological environment. Therefore， it is necessary to strengthen the monitoring of sulfur dioxide. “Constant potential electrolysis method” is a relatively mature portable measurement method for sulfur dioxide， but there are still many problems in practice.

Key words：Fixed pollution source;Determination method;Sulfur dioxide;Potential electrolysis method

二氧化硫對環(huán)境的破壞很大，現(xiàn)階段，造成酸雨污染的主要因素是人類工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的二氧化硫和氮氧化物在大氣當中同水分相結合。因此，要想有效減少酸雨的產(chǎn)生，必須在大范圍內控制住人類工業(yè)生產(chǎn)過程中對二氧化硫的排放。加大檢測力度，特別是對工業(yè)生產(chǎn)廢氣中的二氧化硫排放量和二氧化硫的濃度進行檢測。目前，在實踐中檢測二氧化硫濃度的方法主要包括：鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法、碘量法、定電位電解法以及中和滴定法。上述各種方法各有優(yōu)缺，適用于不同的環(huán)境和要求。其中，技術相對成熟且便利的方法主要是“定電位電解法”。但其在實際應用的過程中也存在著一些的問題。有鑒于此，文章深度分析了“定電位電解法”的方法和原理，并對存在的問題和解決方法加以論述。

1 定電位電解法測量二氧化硫相關方法

現(xiàn)在通常采用碘量法、中和滴定法，通過氨基苯胺鹽酸分光光度法測定煙氣中二氧化硫濃度。該方法采用碘量法和中和滴定法確定，操作簡便，易于掌握，基本可以滿足測量精度要求;鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法，可測量到低濃度的二氧化硫。而定電位電解法主要應用于室內空氣、煙囪排煙等的監(jiān)測，儀器便攜，測量范圍廣，使用和維護非常方便。上述幾種方法，中和滴定法和分光光度法會受到廢氣中其他共存物質的干擾，而且吸收效率、試劑質量、取樣測量和分析操作等因素也會影響測試精度。定電位電解法是現(xiàn)在比較先進的測量方法，對二氧化硫在廢氣中的共存物質具有很強的抗干擾能力，特別是現(xiàn)場采樣分析中，具有良好的準確性，分析速度快，攜帶方便。

2 定電位電解法測量二氧化硫的原理

應用定電位電解法進行二氧化硫氣體濃度的檢測，主要應用以下原理：

首先，待檢測氣體經(jīng)過除塵、去濕處理后，經(jīng)抽氣泵進入傳感器室;其次，通過傳感器室后，待檢測氣體在電解槽中通過電解液進行電位電解;最后，通過計算消耗的電流，就可以計算出待檢測氣體中二氧化硫的具體濃度。

檢測儀器的內部裝有一個塑料制作的池體，里面裝有電極。電極之間充滿電解液。利用四氟乙烯制作的多孔隔膜在池體頂部位置封裝有前置放大器，通過傳感器與電極相連。一旦施加一定的電壓在電極之間，則傳感器進入工作狀態(tài)。此時，被抽取的待檢測氣體與電極發(fā)生氧化或還原反應，最終當電極平衡時，變化值與氣體濃度成正比。

3 一氧化碳等干擾氣的解決方案

排放的廢氣當中并不只有二氧化硫，還有其他如一氧化碳、氫氟酸、硫化二氫、阿莫尼亞等。由于定電位電解法主要依賴二氧化硫傳感器。為了防止污染電解液，在電解電位傳感器中一般會設置滲透膜。一些大于二氧化硫分子直徑的氣體分子會被阻攔在滲透膜之外。但是，還有一些同二氧化硫分子直徑差不多的氣體分子，會隨二氧化硫一起穿過滲透膜。這些氣體共同存在于廢氣當中，當進行二氧化硫檢測時，這些氣體極易影響最終的檢測結果。因此，這部分氣體被稱之為“干擾氣”。這些氣體不僅會影響檢測數(shù)值，而且會造成傳感器的永久性損傷。因此，在采用定電位電解法時，一定要盡力避免干擾氣所帶來的影響和破壞。為此，應在儀器中裝上對應的傳感器，以此實現(xiàn)干擾補償，減少因干擾氣帶來的測量誤差。并且，新購置的機器一定要進行一氧化碳、氫氟酸，硫化二氫，阿莫尼亞等氣體測試，確定其影響范圍，保證其影響率在3%以內。

4 定電位電解法測定設備的維護

定電位電解法測定設備是以水溶液當作電解質，在電解質被蒸發(fā)或者被污染的情況下使用往往會使傳感器的信號強度下降，減少使用的壽命。而空氣中存在的被測物質進入傳感器里，會使設備有效成分減少，即使沒有實際測量，使用壽命也會縮短，所以正確的使用和維護非常重要。

儀器啟動時，要使用清潔的空氣清潔傳感器，使用后立即關閉，儀器應保持清潔空氣運行5～10min，儀表顯示氣體值低于10個單位，保持儀器內部處于新鮮空氣的環(huán)境，才可以關閉。因為傳感器長時間暴露在煙氣中會極大影響使用壽命，只有短時間與被測對象接觸，長期處于新鮮的空氣中才可維護其正常使用壽命。

對于裝有粉塵過濾裝置的儀器，要及時更換濾芯，有效避免傳感器因灰塵的進入而造成污染。同時，便攜式儀器由于采取電池的方式提供能源，因此，無論是否使用，都需要經(jīng)常性的充電，頻率保持2-3周/次。目的是為了保障便攜式儀器的電池電量時刻不低于30%。

由于檢測氣體一般是抽取煙道中的氣體，因此，儀器氣泵流量的大小，直接影響到最終測量的數(shù)值。一般來說，如果泵抽力小，則最終測量數(shù)值偏低;如果泵抽力大，則最終測量數(shù)值偏高。因此，為了避免最終的測量數(shù)值同實際數(shù)值偏差過多，在實際測量時，要依據(jù)煙道的負壓大小，選擇合適的儀器流量，以確保最終測量數(shù)值同實際數(shù)值偏差在允許的閾值范圍內。

一些測量儀器的生產(chǎn)商在儀器出廠時，除了抽氣泵之外，還會安裝一個內置的清洗泵。目的是在連續(xù)使用后，可以關閉檢測儀器的抽氣泵。此時，儀器內置的清洗泵開啟，自動抽取清潔空氣進行內部清洗。這種設置有效延長了檢測儀器的使用壽命，確保了檢測儀器的精度，是值得鼓勵和推廣的設置。

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收稿日期：2019-08-02

作者簡介：胡若曦（1988-），男，漢族，本科學歷，研究方向為大氣污染防治。