一、引言
二氧化硫的測(cè)量可分為兩種:短期測(cè)定和連續(xù)測(cè)定。短期測(cè)定反映二氧化硫短時(shí)間的排放狀態(tài),主要應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)部門;連續(xù)測(cè)定是對(duì)二氧化硫作*、連續(xù)在線的監(jiān)測(cè),反映二氧化硫在某段期間的排放狀況,目前主要應(yīng)用于國(guó)家施總量控制項(xiàng)目的重點(diǎn)污染源的排放監(jiān)測(cè)[1]以及工業(yè)實(shí)是在線檢測(cè)過(guò)程中。
在短期測(cè)試中使用的儀器主要有采樣器、恒電位電解法二氧化硫測(cè)定儀、電導(dǎo)率法二氧化硫濃度測(cè)試儀、碘量法二氧化硫濃度測(cè)試儀。在*測(cè)試使用的測(cè)量二氧化硫的儀器主要有:熱管采樣直接測(cè)試煙氣中二氧化硫濃度連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、稀釋采樣測(cè)定衡釋后氣體中二氧化硫濃度連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、直接將測(cè)試二氧化硫探頭插入被測(cè)介質(zhì)中測(cè)試二氧化硫濃度連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
從總體上講,國(guó)產(chǎn)二氧化硫測(cè)試儀器與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的同類產(chǎn)品相比,無(wú)論在短期還是在*連續(xù)測(cè)試技術(shù)方面,都有較大差距。但目前我國(guó)科技開發(fā)人員正投身于參數(shù)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的新產(chǎn)品開發(fā)中,并且取得了一定的成就,非凡在連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的生產(chǎn)方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,研制出具有性能好、*性、新奇性的監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。
二、二氧公硫短期測(cè)量技術(shù)
1.定電位電解法二氧化硫濃度測(cè)量?jī)x
便攜式定電位電解法二氧化硫濃度測(cè)量?jī)x是一種小型、輕便、便于攜帶的快速測(cè)試二氧化硫濃度的儀器。儀器核心部件是二氧化硫傳感器,當(dāng)待測(cè)氣體介質(zhì)進(jìn)入傳感器氣室,通過(guò)滲透膜進(jìn)入電解槽,使在電解液中被擴(kuò)散吸收的二氧化硫在規(guī)定的氧化電位下進(jìn)行定電位電解,根據(jù)電解電流求出二氧化硫濃度,當(dāng)工作電極達(dá)到規(guī)定的電位時(shí),被電解質(zhì)吸收的二氧公硫發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生電解電流,在一定范圍內(nèi)其大小與二氧化硫濃度成正比。
由于定電位電解法二氧化硫測(cè)試儀具有小型、輕便、快捷等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)應(yīng)用較多。但我國(guó)二氧化硫測(cè)試儀中傳感器還不過(guò)關(guān)(主要是精度、壽命、設(shè)計(jì)、工藝水平、外觀等)大部分需引進(jìn)進(jìn)口傳感器,所以二氧化硫傳感器的研制仍是科技開發(fā)人員的一個(gè)課題,該方法將成為二氧化硫濃度的標(biāo)準(zhǔn)分析方法 <
三、二氧化硫連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)
二氧化硫連續(xù)監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量原理有以下幾種:溶解電導(dǎo)率法、非分散紅外吸收法、紫外吸收法、紫外脈沖熒光法、火焰光度檢測(cè)法、定電位電解法。目前普遍應(yīng)用的有非分散紅外吸收法、紫外脈沖熒光法和紫外吸收法。對(duì)被測(cè)量含有二氧化硫氣體介質(zhì)的處理方法有三種:熱管抽氣采樣法、稀釋采樣法、在線法。*種方法適用于非分散紅外吸收法,直接測(cè)量氣體介質(zhì)中二氧化硫的濃度被測(cè)氣體介質(zhì)被除塵,通過(guò)加熱保溫采樣管,加熱溫度高于120℃,防止水氣結(jié)露造成二氧化硫的損失,經(jīng)多級(jí)除濕,進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)量;第二種方法是將純凈的空氣(不含粉塵、顆粒物SO2、CO2、NOx和水蒸氣)由空氣壓縮機(jī)送到探頭,與進(jìn)入探頭的氣體介質(zhì)按一定的比例進(jìn)行衡釋混合,稀釋比例為10:1~300:1。稀釋后樣品的露點(diǎn)很低,即使是嚴(yán)冬氣體也不會(huì)結(jié)露,不需加熱保溫。在線法是將一束紅外或紫外光直接照射被測(cè)氣體介質(zhì),利用二氧化硫的特征吸收光譜進(jìn)行測(cè)量。*種方法日本采用,后兩種歐、美多采用,我國(guó)尚未見(jiàn)成型產(chǎn)品。
1.非分散紅外二氧化硫分析儀
利用二氧化硫在紅外區(qū)域(7300mn)四周的光吸收進(jìn)行濃度測(cè)量,當(dāng)一束恒定的7300mn的紅外光通過(guò)含有二氧化硫氣體的介質(zhì)時(shí),被二氧化硫吸收,光通量被衰減,測(cè)出衰減速光能量,即可求出二氧化硫的濃度。測(cè)量時(shí)應(yīng)注重影響測(cè)量精度的干擾因素,應(yīng)除去介質(zhì)中二氧化碳?xì)怏w和水蒸氣。這種儀器的特點(diǎn)是直接測(cè)量二氧化硫的濃度,對(duì)樣品氣體加熱保溫、多級(jí)除塵、多級(jí)除濕,方法不會(huì)受排氣取樣流量的影響,但樣品氣體輸送距離不能太長(zhǎng),否則影響測(cè)量精度(一般不超過(guò)76m)。
2.紫外熒光二氧化硫分析儀
該方法測(cè)量二氧化硫的原理是當(dāng)220nm四周的紫外光照射到二氧化硫氣體后,二氧化硫分子吸收紫外光的能量受激發(fā)從高能級(jí)返回基態(tài)時(shí)發(fā)出熒光,熒光強(qiáng)度的大小反映出二氧化硫的濃度。當(dāng)220nm的紫外光強(qiáng)恒定時(shí),通過(guò)測(cè)量熒光強(qiáng)度的大小即可求出被測(cè)氣體介質(zhì)中二氧化硫的含量。這種方法可長(zhǎng)距離輸送氣體介質(zhì),不用加熱保溫,易于維護(hù)治理,技術(shù)要害點(diǎn)是如何保證220nm的紫外光強(qiáng)恒定。另外,防止微塵堵塞以及衡釋比發(fā)生變化。這種產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)具有較高的開發(fā)價(jià)值。
四、二氧化硫測(cè)量技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題
二氧化硫短期測(cè)試技術(shù)在我國(guó)工業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)方面應(yīng)用比較成功,但有些二氧化硫傳感器仍是采用國(guó)外產(chǎn)品,應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)其國(guó)產(chǎn)化。另外,二氧化硫傳感器的壽命有待進(jìn)一步提高。
二氧化硫連續(xù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)儀目前主要是國(guó)外進(jìn)口,我國(guó)研制這種產(chǎn)品剛剛起步,儀器所用方法原理主要是紫外熒法和紫外吸收法,即將測(cè)量探頭插入被測(cè)氣體介質(zhì)中,直接測(cè)量介質(zhì)中的二氧化硫的濃度。另外,還有定電位電解法,技術(shù)路線為被稀釋的介質(zhì)氣體進(jìn)入測(cè)試系統(tǒng),系統(tǒng)為雙二氧化硫傳感器、雙泵、雙氣路。一氣路工作時(shí),另一氣路清洗二氧化硫傳感器,提高二氧化硫傳感器的使用壽命及測(cè)量精度,以滿足*連續(xù)實(shí)時(shí)在線測(cè)量的技術(shù)要求。上面研制仍在進(jìn)行中,均未設(shè)入實(shí)際應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的二氧化硫測(cè)量?jī)x器與進(jìn)口產(chǎn)品有較大的差距,主要是可靠性較差,測(cè)量精度不高,儀器穩(wěn)定性能不佳。究其原因是研制中實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)與工業(yè)實(shí)驗(yàn)做得不嚴(yán)格,信號(hào)處理系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)上不合理,草草進(jìn)行產(chǎn)品鑒定,從而導(dǎo)致產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力不夠,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上站不住腳,很難打入市場(chǎng)。中國(guó)加入WTO后,我國(guó)的測(cè)試技術(shù)應(yīng)與接軌,這就需要國(guó)內(nèi)產(chǎn)品開發(fā)作者以科學(xué)的態(tài)度去開發(fā)優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的產(chǎn)品,才能發(fā)展我國(guó)的測(cè)試技術(shù)。
二氧化硫連續(xù)測(cè)試系統(tǒng)在使用中存在的主要問(wèn)題有儀器的安裝、儀器的選型、儀器的校準(zhǔn)、儀器的性能、儀器的信下、數(shù)據(jù)的認(rèn)可、規(guī)范化治理以及技術(shù)難度等。在儀器使用時(shí),必須嚴(yán)格按要求去操作。儀器一般應(yīng)安裝在煙囪1/3高度,要充分注重進(jìn)口儀器在我國(guó)的應(yīng)用情況;選取經(jīng)過(guò)*運(yùn)行儀器正常、維護(hù)方便、故障率低、售后服務(wù)及時(shí)、儀器功能滿足要求、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格比較低的儀器;定期對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)校;儀器安裝完后,必須對(duì)儀器的性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考核,主要技術(shù)指標(biāo)必須達(dá)到廠家提供的指標(biāo),零點(diǎn)漂移<±2F.S,量程漂移指標(biāo)<±6F.S(一般為一周之內(nèi))。進(jìn)入我國(guó)的環(huán)保儀器必須經(jīng)國(guó)家環(huán)保總局的儀器質(zhì)檢機(jī)構(gòu)通過(guò)實(shí)測(cè)加以確認(rèn)加強(qiáng)規(guī)范化治理,從環(huán)境保護(hù)行政治理部門、監(jiān)督性監(jiān)測(cè)儀器校準(zhǔn)指標(biāo)、方法、周期、數(shù)據(jù)確認(rèn)、收費(fèi)政策、儀器運(yùn)行等建立一套規(guī)范化的治理制度,確保儀器正常運(yùn)行,為工業(yè)和環(huán)保部門提供可靠的數(shù)據(jù)。
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