CN108037115A - 一种二氧化硫检测系统及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化硫检测系统及检测方法。本发明系统包括：液路单元、气路单元以及检测单元；其中，液路单元，用于通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液，将亚硫酸根溶液、检测试剂混合后送入检测单元；气路单元，用于将空气进行净化后送入检测单元；检测单元，用于在亚硫酸根溶液、检测试剂的混合溶液与净化的空气接触发生气液相化学发光反应时，对发光信号进行检测并将检测结果转换为二氧化硫浓度数值。本发明方法与上述系统对应。本发明在保证实时连续检测的前提之下，实现了对大气二氧化硫气体的吸收富集及随后的高灵敏度检测，具有装置简单、检测灵敏度高及干扰因素少等优点。

Description

一种二氧化硫检测系统及检测方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种二氧化硫检测系统及检测方法。
背景技术
二氧化硫是大气主要污染物之一，也是大气监测的重点关注对象之一。二氧化硫是大气酸雨的重要来源，对人体的系统组织有不利影响，对植物还会带来严重的危害。对大气二氧化硫的检测有助于确定二氧化硫污染程度，指导二氧化硫污染治理工作的开展。
目前，对于二氧化硫的检测，已经有多种检测方法，比如植物监测法、电化学法、化学法、光学法等。在大气监测领域，常用的是光化学，比如紫外吸收法、紫外荧光法等，但这些方法的灵敏度都不高，且容易收到大气共存组分及颗粒物的影响。而化学法特别是化学发光法具有较高的检测灵敏度，且检测装置相对比较简单，检测成本低。但目前所有的化学发光法都是针对亚硫酸根的检测。因此，在应用至大气二氧化硫气体检测时，首先需要对大气二氧化硫进行吸收富集，一般测量一次需要至少30分钟，这使得化学发光法很难应用于二氧化硫的在线检测领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化硫检测系统及检测方法，旨在解决现有化学发光法对大气二氧化硫气体检测时间过长的问题。
本发明是这样实现的，一种二氧化硫检测系统，该系统包括：液路单元、气路单元以及检测单元；其中，
所述液路单元，用于通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液，将亚硫酸根溶液、检测试剂混合后送入检测单元；
所述气路单元，用于将空气进行净化后送入检测单元；
所述检测单元，用于在亚硫酸根溶液、检测试剂的混合溶液与净化的空气接触发生气液相化学发光反应时，对发光信号进行检测并将检测结果转换为二氧化硫浓度数值。
优选地，所述检测单元包括检测主体；所述检测主体内设有用于进行气液相化学发光反应的反应罐，以及用于对发光信号进行检测并将检测结果转换为二氧化硫浓度数值的检测模块；
所述液路单元包括：用于通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液的气体在线吸收采样装置，用于存储所述检测试剂的储液罐，用于将所述亚硫酸根溶液、检测试剂泵入混合至反应罐中的进液泵；其中，
所述在线吸收采样装置、储液罐分别通过管路与进液泵的进液端连接，所述进液泵的出液端与所述反应罐的进液口通过管路连接。
优选地，所述进液泵为双通道同向蠕动泵。
优选地，所述液路单元还包括：用于存储废液的废液存储罐，以及用于将反应罐中废液泵入所述废液存储罐的抽液泵；所述废液存储罐与反应罐的出液口通过管路连接，且所述废液存储罐与反应罐的连接管路上设有所述抽液泵。
优选地，所述气路单元包括：用于对空气进行净化的空气净化柱，用于将净化后的空气泵入反应罐并将反应罐中的废气泵出的抽气泵；其中，
所述空气净化柱通过管路与反应罐的进气口连接，所述反应罐的出气口连接管路上设有所述抽气泵。
优选地，所述气路单元还包括：用于对反应罐中的排出的废气进行收集净化处理的废气吸收装置，质量流量计；其中，所述反应罐的出气口与抽气泵之间的连接管路上设有所述质量流量计和废气吸收装置。
优选地，所述吸收液包括NaOH溶液、Na2CO3溶液以及三乙醇胺溶液，吸收液流速为30~1000uL/min，采样流速为1~10L/min；
优选地，所述吸收液为质量分数为0.03%的Na2CO3溶液，吸收液流速为40uL/min，采样速率为3L/min。
优选地，所述空气净化柱内部填充物包括高锰酸钾活性氧化铝柱、碱化活性炭和普通活性炭；所述空气净化柱过滤掉空气中物质包括臭氧、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳。
本发明进一步公开了一种二氧化硫检测方法，该方法包括以下步骤：
（1）通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液，将亚硫酸根溶液与检测试剂混合；
（2）将空气进行净化；
（3）将步骤（1）中亚硫酸根溶液与检测试剂的混合液与步骤（2）中的净化空气接触发生气液相化学发光反应，对发光信号进行检测后将检测结果转换为二氧化硫浓度数值。
本发明克服现有技术的不足，提供一种二氧化硫检测系统及检测方法，利用气体在线稀释采样装置将大气中的二氧化硫气体进行连续在线的吸收富集，然后采用高灵敏度的气液相化学发光法对吸收液中的亚硫酸根进行测量，进而推导出大气中二氧化硫气体的实时浓度。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明在保证实时连续检测的前提之下，实现了对大气二氧化硫气体的吸收富集及随后的高灵敏度检测，克服了现有化学法测量二氧化硫气体耗时长、检测人工成本高且无法自动连续检测的缺点，同时与当前的物理法相比，又具有装置简单、检测灵敏度高及干扰因素少等优点。
附图说明
图1是本发明二氧化硫检测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明二氧化硫检测系统的结构示意图。本发明所公开了一种二氧化硫检测系统包括：液路单元1、气路单元2以及检测单元3；其中，
所述液路单元1，用于通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液，将亚硫酸根溶液、检测试剂混合后送入检测单元3；
所述气路单元2，用于将空气进行净化后送入检测单元3；
所述检测单元3，用于在亚硫酸根溶液、检测试剂的混合溶液与净化的空气接触发生气液相化学发光反应时，对发光信号进行检测并将检测结果转换为二氧化硫浓度数值。
在本发明实施例中，先将大气中的二氧化硫气体进行连续在线的吸收富集，然后采用高灵敏度的气液相化学发光法对吸收液中的亚硫酸根进行测量，进而推导出大气中二氧化硫气体的实时浓度。本发明在保证实时连续检测的前提之下，实现了对大气二氧化硫气体的吸收富集及随后的高灵敏度检测，克服了现有化学法测量二氧化硫气体耗时长、检测人工成本高且无法自动连续检测的缺点，同时与当前的物理法相比，又具有装置简单、检测灵敏度高及干扰因素少等优点。
在本发明实施例中，更具体的，所述检测单元3包括检测主体，该检测主体也可以理解为检测单元3的装置外壳；所述检测主体内设有用于进行气液相化学发光反应的反应罐（图中省略视图），以及用于对发光信号进行检测后将检测结果转换为二氧化硫浓度数值的检测模块（图中省略视图），该检测模块为气液相界面化学发光检测传感器，基于气液相界面化学发光原理，实现对二氧化硫气体的高灵敏度、高稳定性检测。
在本发明实施例中，更具体的，所述液路单元1包括：用于将含有二氧化硫的空气（非纯净空气）与吸收液反应产生亚硫酸根溶液的气体在线吸收采样装置11，用于存储所述检测试剂的储液罐12，用于将所述亚硫酸根溶液、检测试剂泵入反应罐中的进液泵13；其中，所述在线吸收采样装置11、储液罐12分别通过管路与进液泵13的进液端连接，所述进液泵13的出液端与所述反应罐的进液口通过管路连接。
在本发明实施例中，更具体的，气体在线稀释采样装置11将大气中的二氧化硫气体进行连续在线的吸收富集，所述进液泵13为双通道同向蠕动泵。进液泵13的前端两个通道分别接有气体在线吸收采样装置11及储液罐12，两个通道的液体试剂在进液泵13的后端混合，且混合点位于反应罐进液端的前端，如此可保证二氧化硫样品液与检测试剂在进入检测模块反应罐之间均匀稳定的混合，易于控制混合比例，便于分析定量。所述储液罐12应当为棕色PP瓶，瓶内储存有检测试剂，检测试剂为鲁米诺与硫酸钴的混合液，瓶体避光，防止检测试剂接触光线而产生成分变化，从而提高检测的稳定性和重复性。
在本发明实施例中，为便于收集废液，所述液路单元1还包括：用于存储废液的废液存储罐14，以及用于将反应罐中废液泵入所述废液存储罐14的抽液泵15；所述废液存储罐14与反应罐的出液口通过管路连接，且所述废液存储罐14与反应罐的连接管路上设有所述抽液泵。
在本发明实施例中，更具体的，所述气路单元2包括：用于对空气进行净化的空气净化柱21，用于将净化后的空气泵入反应罐并将反应罐中的废气泵出的抽气泵22；其中，所述空气净化柱21通过管路与反应罐的进气口连接，所述反应罐的出气口连接管路上设有所述抽气泵22。所述空气净化柱21内部填充有高锰酸钾活性氧化铝柱、碱化活性炭和普通活性炭等化学滤料混合物，净化柱可以过滤掉空气中的臭氧、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等对体系有干扰的杂质气体，提高检测的精度和稳定性。
在本发明实施例中，为便于对尾气的收集处理，避免污染环境，所述气路单元2还包括：用于对反应罐中的排出的废气进行收集净化处理的废气吸收装置23，用于对废气排出量进行计量的质量流量计24，其中，所述反应罐的出气口与抽气泵22之间的连接管路上设有所述质量流量计24和废气吸收装置23。质量流量计24用于控制抽气的量，以便于参与反应的空气流量恒定，一方面可以保证反应条件的恒定，另一方便也可提供稳定的气体流速，降低气流对反应床液体分布的影响。
本发明进一步公开了一种二氧化硫检测方法，该方法包括以下步骤：
（1）通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液，将亚硫酸根溶液与检测试剂混合；
（2）将空气进行净化；
（3）将步骤（1）中亚硫酸根溶液与检测试剂的混合液与步骤（2）中的净化空气接触发生气液相化学发光反应，对发光信号进行检测后将检测结果转换为二氧化硫浓度数值。
本发明方法与上述系统相对应且配合工作，其中，所述液路单元1执行上述步骤（1），所述气路单元2执行上述步骤（2），所述检测单元3执行上述步骤（3）。
在本发明的实际应用过程中，液路单元1、气路单元2、检测单元3均上电后，气体在线稀释采样装置11气体通过吸收液将大气中的二氧化硫气体进行连续在线的吸收富集以反应产生亚硫酸根溶液（样品溶液），所述吸收液包括NaOH溶液、Na2CO3溶液以及三乙醇胺溶液，优选为质量分数为0.03%的Na2CO3溶液；进液泵13将气体在线稀释采样装置11中的样品溶液以及储液罐12中的检测试剂泵入检测单元3中的反应罐中，在泵入的过程中实现样品溶液与检测试剂的完全混合，进液泵13控制吸收液流速为30~1000uL/min，优选吸收液流速为40uL/min。在液路单元1工作的同时，气路单元2也在工作，抽气泵22采样流速为1~10L/min，优选采样速率为3L/min。空气通过空气净化柱21后得到净化并最终泵入反应罐中。此时，样品溶液与检测试剂的混合溶液与净化的空气得到接触并产生气液相界面化学发光反应，检测模块对发光信号进行检测并将检测结果最终转换为二氧化硫浓度数值输出。反应后的废液通过抽液泵泵入废液存储罐14进行收集，废气通过抽气泵22泵入废气吸收装置23中。
本发明在保证实时连续检测的前提之下，实现了对大气二氧化硫气体的吸收富集及随后的高灵敏度检测，克服了现有化学法测量二氧化硫气体耗时长、检测人工成本高且无法自动连续检测的缺点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二氧化硫检测系统，其特征在于，该系统包括：液路单元、气路单元以及检测单元；其中，所述液路单元，用于通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液，将亚硫酸根溶液、检测试剂混合后送入检测单元；
所述气路单元，用于将空气进行净化后送入检测单元；
所述检测单元，用于在亚硫酸根溶液、检测试剂的混合溶液与净化的空气接触发生气液相化学发光反应时，对发光信号进行检测并将检测结果转换为二氧化硫浓度数值。
2.如权利要求1所述的二氧化硫检测系统，其特征在于，所述检测单元包括检测主体；所述检测主体内设有用于进行气液相化学发光反应的反应罐，以及用于对发光信号进行检测并将检测结果转换为二氧化硫浓度数值的检测模块；
所述液路单元包括：用于通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液的气体在线吸收采样装置，用于存储所述检测试剂的储液罐，用于将所述亚硫酸根溶液、检测试剂泵入混合至反应罐中的进液泵；其中，所述在线吸收采样装置、储液罐分别通过管路与进液泵的进液端连接，所述进液泵的出液端与所述反应罐的进液口通过管路连接。
3.如权利要求2所述的二氧化硫检测系统，其特征在于，所述进液泵为双通道同向蠕动泵。
4.如权利要求3所述的二氧化硫检测系统，其特征在于，所述液路单元还包括：用于存储废液的废液存储罐，以及用于将反应罐中废液泵入所述废液存储罐的抽液泵；所述废液存储罐与反应罐的出液口通过管路连接，且所述废液存储罐与反应罐的连接管路上设有所述抽液泵。
5.如权利要求4所述的二氧化硫检测系统，其特征在于，所述气路单元包括：用于对空气进行净化的空气净化柱，用于将净化后的空气泵入反应罐并将反应罐中的废气泵出的抽气泵；其中，所述空气净化柱通过管路与反应罐的进气口连接，所述反应罐的出气口连接管路上设有所述抽气泵。
6.如权利要求5所述的二氧化硫检测系统，其特征在于，所述气路单元还包括：用于对反应罐中的排出的废气进行收集净化处理的废气吸收装置，质量流量计；其中，所述反应罐的出气口与抽气泵之间的连接管路上设有所述质量流量计和废气吸收装置。
7.如权利要求6所述的二氧化硫检测系统，其特征在于，所述吸收液包括NaOH溶液、Na2CO3溶液以及三乙醇胺溶液，吸收液流速为30~1000uL/min，采样流速为1~10L/min。
8.如权利要求7所述的二氧化硫检测系统，其特征在于，所述吸收液为质量分数为0.03%的Na2CO3溶液，吸收液流速为40uL/min，采样速率为3L/min。
9.如权利要求7所述的二氧化硫检测系统，其特征在于，所述空气净化柱内部填充物包括高锰酸钾活性氧化铝柱、碱化活性炭和普通活性炭；所述空气净化柱过滤掉空气中物质包括臭氧、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳。
10.一种二氧化硫检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）通过吸收液吸收富集大气中的二氧化硫气体以反应产生亚硫酸根溶液，将亚硫酸根溶液与检测试剂混合；
（2）将空气进行净化；
（3）将步骤（1）中亚硫酸根溶液与检测试剂的混合液与步骤（2）中的净化空气接触发生气液相化学发光反应，对发光信号进行检测后将检测结果转换为二氧化硫浓度数值。
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