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二氧化硫的测量技术

发布时间:2019-12-02 07:13 作者:和记娱乐

  二氧化硫的测量可分为两种:短期测定和连续测定。短期测定反映二氧化硫短时间的排放状态,主要应用于环境监测部门;连续测定是对二氧化硫作长期、连续在线的监测,反映二氧化硫在某段期间的排放状况,目前主要应用于国家施总量控制项目的重点污染源的排放监测[1]以及工业实是在线检测过程中。

  在短期测试中使用的仪器主要有采样器、恒电位电解法二氧化硫测定仪、电导率法二氧化硫浓度测试仪、碘量法二氧化硫浓度测试仪。在长期测试使用的测量二氧化硫的仪器主要有:热管采样直接测试烟气中二氧化硫浓度连续监测系统、稀释采样测定衡释后气体中二氧化硫浓度连续监测系统、直接将测试二氧化硫探头插入被测介质中测试二氧化硫浓度连续监测系统。

  从总体上讲,国产二氧化硫测试仪器与世界发达国家的同类产品相比,无论在短期还是在长期连续测试技术方面,都有较大差距。但目前我国科技开发人员正投身于参数测试技术领域的新产品开发中,并且取得了一定的成就,非凡在连续监测系统的生产方面有了长足的进步,研制出具有性能好、独创性、新奇性的监测产品。

  便携式定电位电解法二氧化硫浓度测量仪是一种小型、轻便、便于携带的快速测试二氧化硫浓度的仪器。仪器核心部件是二氧化硫传感器,当待测气体介质进入传感器气室,通过渗透膜进入电解槽,使在电解液中被扩散吸收的二氧化硫在规定的氧化电位下进行定电位电解,根据电解电流求出二氧化硫浓度,当工作电极达到规定的电位时,被电解质吸收的二氧公硫发生氧化反应,产生电解电流,在一定范围内其大小与二氧化硫浓度成正比。

  由于定电位电解法二氧化硫测试仪具有小型、轻便、快捷等优点,在我国应用较多。但我国二氧化硫测试仪中传感器还不过关(主要是精度、寿命、设计、工艺水平、外观等)大部分需引进进口传感器,所以二氧化硫传感器的研制仍是科技开发人员的一个课题,该方法将成为二氧化硫浓度的标准分析方法。

  电导率法二氧化硫浓度测量仪的工作原理是利用溶液在温度恒定时,有与其浓度相对应的电导率。当该种溶液吸收气体或与气体发生反应时,其电导率发生变化,测出电导率从而求出气体浓度二氧化硫测试仪所用溶液为硫酸酸性双氧水溶液或碘溶液,吸收气体介质中的二氧化硫,二氧公硫被双氧水或碘氧化成硫酸,然后由标准电极(铂电板)和工作电极测出溶液增加的电导率从而求出二氧化硫浓度。

  该种仪器的电极可长期使用,仪器出厂前,用二氧化硫标准气体进行标定,但不能一标永逸,非凡是当吸收液的电导率与标定时吸收液的电导率相差较大时,必须重新标定,采样管必须加热。1997年后仪器在小型化、自动化、智能方面取得很大的进展,实现了自动加液、自动清洗电极和吸收瓶、自动采样,具有显示二氧化硫浓度测量结果和数据存储的功能。该方法同样将成为二氧化硫浓度的标准分析方法。

  碘量法二氧化硫浓度测量仪是在采样前把淀粉指示剂加入碘标准溶液中,采样过程中生成SO3-2与碘发生反应,使溶液由蓝色变成无色,达到反应终点。通过控制吸收液的温度和控制气体介质中二氧化硫与吸收液中碘的反应时间(3~6min)以及采样气体流量,防止碘挥发损失,保证准确的测量结果,这种方法也称直接碘量法。另外采样器是利用间接碘量法,利用溶液吸收二氧化硫,然后加淀粉指示剂,最后由碘标准溶液滴定至蓝色终点。

  测定结果表明,直接碘量法、间接碘量法、定电位电解法、电导率法之间不存在系统误差。

  二氧化硫连续监测仪的测量原理有以下几种:溶解电导率法、非分散红外吸收法、紫外吸收法、紫外脉冲荧光法、火焰光度检测法、定电位电解法。目前普遍应用的有非分散红外吸收法、紫外脉冲荧光法和紫外吸收法。对被测量含有二氧化硫气体介质的处理方法有三种:热管抽气采样法、稀释采样法、在线法。第一种方法适用于非分散红外吸收法,直接测量气体介质中二氧化硫的浓度被测气体介质被除尘,通过加热保温采样管,加热温度高于120℃,防止水气结露造成二氧化硫的损失,经多级除湿,进入检测器进行测量;第二种方法是将纯净的空气(不含粉尘、颗粒物SO2、CO2、NOx和水蒸气)由空气压缩机送到探头,与进入探头的气体介质按一定的比例进行衡释混合,稀释比例为10:1~300:1。稀释后样品的露点很低,即使是严冬气体也不会结露,不需加热保温。在线法是将一束红外或紫外光直接照射被测气体介质,利用二氧化硫的特征吸收光谱进行测量。第一种方法日本采用,后两种欧、美多采用,我国尚未见成型产品。

  利用二氧化硫在红外区域(7300mn)四周的光吸收进行浓度测量,当一束恒定的7300mn的红外光通过含有二氧化硫气体的介质时,被二氧化硫吸收,光通量被衰减,测出衰减速光能量,即可求出二氧化硫的浓度。测量时应注重影响测量精度的干扰因素,应除去介质中二氧化碳气体和水蒸气。这种仪器的特点是直接测量二氧化硫的浓度,对样品气体加热保温、多级除尘、多级除湿,方法不会受排气取样流量的影响,但样品气体输送距离不能太长,否则影响测量精度(一般不超过76m)。

  该方法测量二氧化硫的原理是当220nm四周的紫外光照射到二氧化硫气体后,二氧化硫分子吸收紫外光的能量受激发从高能级返回基态时发出荧光,荧光强度的大小反映出二氧化硫的浓度。当220nm的紫外光强恒定时,通过测量荧光强度的大小即可求出被测气体介质中二氧化硫的含量。这种方法可长距离输送气体介质,不用加热保温,易于维护治理,技术要害点是如何保证220nm的紫外光强恒定。另外,防止微尘堵塞以及衡释比发生变化。这种产品在国内具有较高的开发价值。

  此方法工作原理是由二氧化硫在7300nm四周的红外光或紫外光吸收定量,其主要干扰是烟气中对红外或紫外光有吸收的气体,防止光学探头污染,其特点是非接触测量,无须用标准气体对仪器进行校正。

  二氧化硫短期测试技术在我国工业和环境监测方面应用比较成功,但有些二氧化硫传感器仍是采用国外产品,应尽快实现其国产化。另外,二氧化硫传感器的寿命有待进一步提高。

  二氧化硫连续实时在线监测仪目前主要是国外进口,我国研制这种产品刚刚起步,仪器所用方法原理主要是紫外荧法和紫外吸收法,即将测量探头插入被测气体介质中,直接测量介质中的二氧化硫的浓度。另外,还有定电位电解法,技术路线为被稀释的介质气体进入测试系统,系统为双二氧化硫传感器、双泵、双气路。一气路工作时,另一气路清洗二氧化硫传感器,提高二氧化硫传感器的使用寿命及测量精度,以满足长期连续实时在线测量的技术要求。上面研制仍在进行中,均未设入实际应用。国内的二氧化硫测量仪器与进口产品有较大的差距,主要是可靠性较差,测量精度不高,仪器稳定性能不佳。究其原因是研制中实验室模拟实验与工业实验做得不严格,信号处理系统存在设计上不合理,草草进行产品鉴定,从而导致产品在市场上的竞争力不够,在国内市场上站不住脚,很难打入国际市场。中国加入WTO后,我国的测试技术应与国际接轨,这就需要国内产品开发作者以科学的态度去开发优质价廉的产品,才能发展我国的测试技术。

  二氧化硫连续测试系统在使用中存在的主要问题有仪器的安装、仪器的选型、仪器的校准、仪器的性能、仪器的信下、数据的认可、规范化治理以及技术难度等。在仪器使用时,必须严格按要求去操作。仪器一般应安装在烟囱1/3高度,要充分注重进口仪器在我国的应用情况;选取经过长期运行仪器正常、维护方便、故障率低、售后服务及时、仪器功能满足要求、操作简便、价格比较低的仪器;定期对仪器进行调校;仪器安装完后,必须对仪器的性能进行现场考核,主要技术指标必须达到厂家提供的指标,零点漂移2F.S,量程漂移指标6F.S(一般为一周之内)。进入我国的环保仪器必须经国家环保总局的仪器质检机构通过实测加以确认加强规范化治理,从环境保护行政治理部门、监督性监测仪器校准指标、方法、周期、数据确认、收费政策、仪器运行等建立一套规范化的治理制度,确保仪器正常运行,为工业和环保部门提供可靠的数据。

  在工业生产和环境治理中,随着自动化技术的发展,采集的数据越来越多,这应需要对现有的测试技术进行更新、创造和发展。目前世界各国都在研制开发各种智能传感器和多功能传感器以及连续监测系统,二氧化硫测试技术也应朝着这一方向发展,使新型智能二氧化硫传感器及二氧化硫CEM系统具有如下功能:自补偿功能、自校正功能、信息存储与记忆功能、数字量输出功能以及可以同时测量两种以上不同物理量功能等。要解决这些问题,研制开发人员必须精通测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子技术、材料科学互相结合的综合密集型技术以及相关的工艺知识。善于利用先进的技术和材料,如光纤技术、功能陶瓷、记忆合金、石英、单片机测控技术等。国外科学家正在按下列技术开发研究,利用新型材料研制基本传感器,利用新的加工技术,如ASIC制造技术,采用新的测量方法。

  GZtek 拥有领先的真空紫外光谱技术、二氧化硫SO2、NO、NO2等气体的在线差分吸收检测技术,并能提供CEMS 烟气在线检测的全套设备。

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