外置碳?xì)錅斐髟诙趸蜃詣?dòng)監(jiān)測(cè)儀上的應(yīng)用

李雅微，董 浩，王宏杰，高 超，孫 程，崔志旺

(河北先河環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，河北 石家莊 050035)

0 引言

SO2既是大氣污染物之一，在大氣中SO2會(huì)氧化成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環(huán)境酸化的重要前驅(qū)物。同時(shí)SO2對(duì)人體呼吸系統(tǒng)有很大的危害作用。所以了解SO2的來(lái)源及危害機(jī)理,建立適合的SO2的分析方法,了解其變化規(guī)律,對(duì)環(huán)保管理及環(huán)境整治，保障人類(lèi)的生存環(huán)境具有重大意義。SO2濃度是評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)之一，所以SO2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性十分重要。本文通過(guò)對(duì)檢測(cè)儀中炭氫滌除器的改動(dòng)研究，縮短效應(yīng)時(shí)間，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1 二氧化硫檢測(cè)方法

目前，SO2的測(cè)定方法主要有紫外熒光法[1]、電化學(xué)法[2]、化學(xué)發(fā)光法[3]和原子吸收法[4]等。其中紫外熒光法靈敏度高，選擇性好、測(cè)量范圍大、不需要化學(xué)藥劑和實(shí)時(shí)在線測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法。

本研究采用的是紫外熒光法，原理是SO2分子吸收紫外光能量，然后向高能級(jí)狀態(tài)躍遷生成激發(fā)態(tài)的SO2*分子，SO2*分子通過(guò)釋放光子(hν)的形式將多余能量釋放而迅速返回基態(tài)，這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生熒光。熒光強(qiáng)度與SO2的濃度成正比，熒光強(qiáng)度通過(guò)光電倍增管檢測(cè)從而測(cè)出SO2的濃度。但紫外燈的照射下碳?xì)浠衔?主要是烴類(lèi)物質(zhì))和NO氣體會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于SO2熒光，對(duì)測(cè)試產(chǎn)生干擾。對(duì)于NO氣體的干擾，儀器內(nèi)裝有特定的濾波片來(lái)減弱對(duì)SO2測(cè)試的影響。對(duì)于碳?xì)浠衔锏母蓴_，一般通過(guò)特制的碳?xì)錅斐鬟M(jìn)行滌除。

由于碳?xì)錅斐鞅P(pán)管管路較長(zhǎng)，對(duì)儀器響應(yīng)時(shí)間有一定影響，為了儀器結(jié)構(gòu)及氣路優(yōu)化，對(duì)碳?xì)錅斐鬟M(jìn)行了改動(dòng)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及測(cè)試工作，實(shí)驗(yàn)采用了一種外置碳?xì)錅斐?，外置除烴器采用的是催化劑加熱的方法，改動(dòng)完成后與未改動(dòng)的儀器測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，測(cè)試結(jié)果儀器反應(yīng)時(shí)間明顯縮短。

2 實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)用6臺(tái)二氧化硫分析儀，對(duì)其中三臺(tái)滌除器進(jìn)行了改動(dòng)，改動(dòng)前后儀器原理示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 未改動(dòng)儀器原理示意圖 圖2 改動(dòng)后儀器原理示意圖

外置碳?xì)錅斐鞑捎么呋訜岬男问竭M(jìn)行碳?xì)浠衔锏臏斐?，將干擾物質(zhì)滌除進(jìn)入到儀器內(nèi)部管路后進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試中發(fā)現(xiàn)改動(dòng)后對(duì)零點(diǎn)值和跨度值影響不大，穩(wěn)定性良好。然后與未進(jìn)行改動(dòng)的性能指標(biāo)均達(dá)標(biāo)的三臺(tái)二氧化硫分析儀進(jìn)行了比對(duì)。比對(duì)測(cè)試開(kāi)始前對(duì)儀器進(jìn)行了多點(diǎn)式線性校準(zhǔn)，為了保證采集氣體的一致性采樣用竹節(jié)式多路支管系統(tǒng)采樣，采樣總管與分析儀之間用聚四氟管連接。動(dòng)態(tài)氣體校準(zhǔn)儀同時(shí)對(duì)六臺(tái)儀器提供零氣和標(biāo)氣。

2.1 性能指標(biāo)測(cè)試

分別對(duì)改動(dòng)及未改動(dòng)的6臺(tái)儀器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室性能指標(biāo)測(cè)試[5-6]，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 性能指標(biāo)測(cè)試

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)表明改動(dòng)前后儀器各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，且滿(mǎn)足HJ654-2013的測(cè)試要求，但改動(dòng)后由于氣體沒(méi)有經(jīng)過(guò)內(nèi)部碳?xì)錅斐鞅P(pán)管，氣路縮短所以改動(dòng)后三臺(tái)儀器的響應(yīng)時(shí)間明顯優(yōu)于未改動(dòng)的三臺(tái)儀器。

2.2 實(shí)際采樣對(duì)比情況

6臺(tái)二氧化硫分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，分別取三臺(tái)未改動(dòng)儀器和三臺(tái)改動(dòng)儀器的小時(shí)均值的平均值跟隨曲線如圖3所示，可以看出兩組數(shù)據(jù)的日均值變化較為接近，對(duì)兩組儀器小時(shí)均值的平均值做相關(guān)性分析如圖4所示，相關(guān)性系數(shù)為0.9832，兩組數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果有很強(qiáng)的相關(guān)性。通過(guò)以上數(shù)據(jù)表明改動(dòng)后儀器的性能在實(shí)際采樣監(jiān)測(cè)中結(jié)果比較理想。

圖3 日均值變化曲線

圖4 相關(guān)性分析

3 結(jié)果與討論

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，儀器改動(dòng)前后均能對(duì)二氧化硫進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，兩組儀器性能接近實(shí)時(shí)采樣測(cè)試結(jié)果具有很強(qiáng)的相關(guān)性，兩種類(lèi)型的碳?xì)錅斐骶軡M(mǎn)足二氧化硫監(jiān)測(cè)儀的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè),但儀器改動(dòng)后樣氣未經(jīng)過(guò)儀器內(nèi)部碳?xì)錅斐鞅P(pán)管，所以響應(yīng)時(shí)間優(yōu)于改動(dòng)之前的儀器。