CN112824875A - 一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法 - Google Patents

一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112824875A
CN112824875A CN201911143830.9A CN201911143830A CN112824875A CN 112824875 A CN112824875 A CN 112824875A CN 201911143830 A CN201911143830 A CN 201911143830A CN 112824875 A CN112824875 A CN 112824875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
concentration
collecting
nitrogen dioxide
standard
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201911143830.9A
Other languages
English (en)
Inventor
鲍轶轮
丁根生
方普
宁晓乐
王如意
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Chaumet Technology Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Chaumet Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Chaumet Technology Co ltd filed Critical Hangzhou Chaumet Technology Co ltd
Priority to CN201911143830.9A priority Critical patent/CN112824875A/zh
Publication of CN112824875A publication Critical patent/CN112824875A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light

Abstract

本发明公开了一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法,步骤如下:样品气体的采集;制作标准曲线:用99.999%的氮气以2L/min的流量通入气体室,采集N2光谱并保存数据,然后通入NO2标准气体,采集NO2的光谱数据;利用朗伯比尔定律,用100%的NO2标准吸收曲线计算出NO2的摩尔吸收系数,然后将NO2的摩尔吸收系数带入到前几组光谱的数据中,计算出实际浓度,根据多次实验得出,实际浓度与理论浓度存在偏差,需要对实际计算的浓度进行修正,通过三阶函数修正后,实际浓度与理论浓度在要求误差范围之内。本发利用紫外光谱差分技术测定气体中NO2浓度,具有良好的数据准确性和重复性,适用范围广。

Description

一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法
技术领域
本发明属于气体检测领域,尤其涉及一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法。
背景技术
二氧化氮(NO2)是一种棕红色、高度活性的气态物质,又称过氧化氮。二氧化氮在臭氧的形成过程中起着重要作用。人为产生的二氧化氮主要来自高温燃烧过程的释放,比如机动车尾气、锅炉废气的排放等。二氧化氮还是酸雨的成因之一,所带来的环境效应多种多样,包括:对湿地和陆生植物物种之间竞争与组成变化的影响,大气能见度的降低,地表水的酸化、富营养化(由于水中富含氮、磷等营养物藻类大量繁殖而导致缺氧)以及增加水体中有害于鱼类和其它水生生物的毒素含量。
二氧化氮除自然来源外,主要来自于燃料的燃烧、城市汽车尾气。此外,工业生产过程也可产生一些二氧化氮。据估计,全世界人为污染每年排出的氮氧化物大约为5300万吨。因此,如何准确的测定企业污染物排放出口烟气中NO2的浓度,是非常重要的研究课题之一。
而目前测量NO2的浓度是通过在系统上增加氮氧化物转化器,将NO2转化成NO,然后测量NO的浓度,无法直接测量NO2的浓度。氮氧化物转化器内的催化剂会随着时间的推移迅速老化,一般几个月后转换效率就会从95%以上下降至70%以下,无法持续达到环保行业对氮氧化物转换器转换效率95%以上的标准要求。除此之外几个月一次的催化剂更换也增加了设备的运行维护成本和频次。另外氮氧化物转换器需要在400℃左右的高温下工作,在此温度下,同时测量的废气中的SO2组份会发生逆反应,部分SO2会反应生成S2O3及其它氧化物,SO2的测量值就会偏低。当被测废气中的SO2浓度较低时测量误差将会很大,尤其在超低排放工况下,这一现象更加明显。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足,提供了一种是利用紫外光谱差分技术测定气体中NO2浓度,具有良好的数据准确性和重复性,适用范围广,适用于发电厂、炼油厂、化工厂、水泥厂、科研实验、加热/烘干装置等排放监测及燃烧调试等领域的紫外差分二氧化氮气体的检测方法。
本发明的技术方案:一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法,包括样品气体的采集和分析测定,具体步骤如下:
1)样品气体经过采样探头加热至120℃,经120℃恒温伴热管至二级过滤,到冷凝器降温至4℃后到采样泵,再从采样泵经二级过滤到分析仪内部;
2)分析仪内部选用特定波段的光谱仪,用于采集紫外光谱;
3)制作标准曲线:用99.999%的氮气以2L/min的流量通入气体室,采集N2光谱并保存数据,然后依次通入量程的10%、20%、30%、50%、60%、80%、90%、100%的NO2标准气体,采集NO2的光谱数据;
4)利用朗伯比尔定律,用100%的NO2标准吸收曲线计算出NO2的摩尔吸收系数,然后将NO2的摩尔吸收系数代入到前几组光谱的数据中,计算出实际浓度,根据多次实验得出,实际浓度与理论浓度存在偏差,需要对实际计算的浓度进行修正,通过三阶函数修正后,实际浓度与理论浓度在要求误差范围之内。
优选地,采用200纳米-2000纳米的紫外脉冲氙灯作为光源,具有使用寿命长、成本低、重复性好的优点。
优选地,由于NO2的吸光度偏低,为了提高仪器的灵敏度,设计多次回返气体室,利用反射原理提高NO2的检测灵敏度。反射镜面选用凹面镜,使反射光不易发散,进一步确保检测灵敏度。
优选地,制作能同时采集200纳米-290纳米、350纳米-440纳米的双波段检测器。
优选地,为了避免温度变化对光谱造成影响,设计光谱仪恒温箱,保证光谱仪在42℃恒温下工作,提高仪器的稳定性和可靠性。
本发明利用紫外光谱差分技术测定气体中NO2浓度,具有良好的数据准确性和重复性,适用范围广,适用于发电厂、炼油厂、化工厂、水泥厂、科研实验、加热/烘干装置等排放监测及燃烧调试等领域。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明,但并不是对本发明保护范围的限制。
如图1所示,一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法,包括样品气体的采集和分析测定,具体步骤如下:
1)样品气体经过采样探头加热至120℃,经120℃恒温伴热管至二级过滤,到冷凝器降温至4℃后到采样泵,再从采样泵经二级过滤到分析仪内部;
2)分析仪内部选用特定波段的光谱仪,用于采集紫外光谱;
3)制作标准曲线:用99.999%的氮气以2L/min的流量通入气体室,采集N2光谱并保存数据,然后依次通入量程的10%、20%、30%、50%、60%、80%、90%、100%的NO2标准气体,采集NO2的光谱数据;
4)利用朗伯比尔定律,用100%的NO2标准吸收曲线计算出NO2的摩尔吸收系数,然后将NO2的摩尔吸收系数代入到前几组光谱的数据中,计算出实际浓度,根据多次实验得出,实际浓度与理论浓度存在偏差,需要对实际计算的浓度进行修正,通过三阶函数修正后,实际浓度与理论浓度在要求误差范围之内。
采用200纳米-2000纳米的紫外脉冲氙灯作为光源,具有使用寿命长、成本低、重复性好的优点。由于NO2的吸光度偏低,为了提高仪器的灵敏度,设计多次回返气体室,利用反射原理提高NO2的检测灵敏度,反射镜面选用凹面镜,使反射光不易发散,进一步确保检测灵敏度。制作能同时采集200纳米-290纳米,350纳米-440纳米的双波段检测器。为了避免温度变化对光谱造成影响,设计光谱仪恒温箱,保证光谱仪在42℃恒温下工作,提高仪器的稳定性和可靠性。
实施例
以SO2:(0-100)mg/m3,NO:(0-100)mg/m3,NO2:(0-100)mg/m3为例。
1.仪器:
质量流量计:以2L/min的流量通入气体室。
氟管:连接气路
2.标准气体:
SO2:35.3ppm,
NO:66.2ppm,
NO2:49.1ppm
3.标准曲线采集:
用99.999%的氮气以2L/min的流量通入气体室,采集N2光谱并保存数据,然后依次通入量程的10%、20%、30%、50%、60%|、80%、90%、100%的标准气体,采集光谱数据。
4.摩尔系数计算:
用N2的光谱作为入射光强,100%标准气体的光谱作为吸收光强,通过公式1:分别计算得出SO2、NO、NO2的摩尔吸收系数K。
A=Lg(1/T)=Kbc
公式1:K=A/(bc)
式中:
A为吸光度,T为透射比(透光度),是出射光强度(I)比入射光强度(I0);
K为摩尔吸收系数,它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关;
c为吸光物质的浓度,b为吸收层厚度。
5.浓度计算:
以10%、20%、30%、50%、60%|、80%、90%量程的标准气体光谱推算实际浓度C,和理论浓度C’进行三阶函数拟合,得到三阶函数:
公式2:F(C’)=a×C3+b×C2+c×C+d 当样品气进入气体室后,获取吸收光谱,计算吸光度A,通过公式3:
公式3:C=A/(Kb)
式中:
A为吸光度;
K为摩尔吸收系数,它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关;
c为吸光物质的浓度,b为吸收层厚度;
将计算得到公式3中的浓度带入到公式2中,最后得出实际浓度值。

Claims (5)

1.一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法,包括样品气体的采集和分析测定,其特征在于:其具体步骤如下:
1)样品气体经过采样探头加热至120℃,经120℃恒温伴热管至二级过滤,到冷凝器降温至4℃后到采样泵,再从采样泵经二级过滤到分析仪内部;
2)分析仪内部选用特定波段的光谱仪,用于采集紫外光谱;
3)制作标准曲线:用99.999%的氮气以2L/min的流量通入气体室,采集N2光谱并保存数据,然后依次通入量程的10%、20%、30%、50%、60%、80%、90%、100%的NO2标准气体,采集NO2的光谱数据;
4)利用朗伯比尔定律,用100%的NO2标准吸收曲线计算出NO2的摩尔吸收系数,然后将NO2的摩尔吸收系数带入到前几组光谱的数据中,计算出实际浓度,根据多次实验得出,实际浓度与理论浓度存在偏差,需要对实际计算的浓度进行修正,通过三阶函数修正后,实际浓度与理论浓度在要求误差范围之内。
2.根据权利要求1所述的一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法,其特征在于:采用200纳米-2000纳米的紫外脉冲氙灯作为光源,具有使用寿命长,成本低,重复性好优点。
3.根据权利要求1所述的一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法,其特征在于:由于NO2的吸光度偏低,为了提高仪器的灵敏度,设计多次回返气体室,利用反射原理提高NO2的检测灵敏度。
4.根据权利要求1所述的一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法,其特征在于:制作能同时采集200纳米-290纳米,350纳米-440纳米的双波段检测器。
5.根据权利要求1所述的一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法,其特征在于:为了避免温度变化对光谱造成影响,设计光谱仪恒温箱,保证光谱仪在42℃恒温下工作,提高仪器的稳定性和可靠性。
CN201911143830.9A 2019-11-20 2019-11-20 一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法 Withdrawn CN112824875A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911143830.9A CN112824875A (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911143830.9A CN112824875A (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112824875A true CN112824875A (zh) 2021-05-21

Family

ID=75907010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911143830.9A Withdrawn CN112824875A (zh) 2019-11-20 2019-11-20 一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112824875A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117110227A (zh) * 2023-07-25 2023-11-24 青岛明华电子仪器有限公司 一种基于紫外差分法的二氧化氮浓度补偿方法及装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10142147A (ja) * 1996-11-08 1998-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 窒素酸化物濃度測定装置
CN1869706A (zh) * 2006-06-08 2006-11-29 聚光科技(杭州)有限公司 烟气排放连续监测方法及其装置
CN2914094Y (zh) * 2006-07-04 2007-06-20 聚光科技(杭州)有限公司 一种烟气排放连续监测装置
CN101290289A (zh) * 2008-05-30 2008-10-22 天津市蓝宇科工贸有限公司 紫外差分烟气浓度测量系统校准方法及实施装置
CN201876415U (zh) * 2010-10-29 2011-06-22 北京航天益来电子科技有限公司 光谱式烟气分析装置
CN102252991A (zh) * 2011-06-03 2011-11-23 天津市蓝宇科工贸有限公司 热湿抽取法紫外差分烟气浓度监测系统
CN104316485A (zh) * 2014-11-25 2015-01-28 山东省环境监测中心站 固定污染源废气氮氧化物的紫外吸收测定方法
CN105806804A (zh) * 2016-04-06 2016-07-27 杭州绰美科技有限公司 一种脱硝氨逃逸一体化在线监测仪
CN106124712A (zh) * 2016-08-31 2016-11-16 青岛欧森系统技术有限公司 一种船舶烟气连续监测系统
CN206020262U (zh) * 2016-08-30 2017-03-15 无锡创晨科技有限公司 一种cems烟气连续在线监测系统
CN206696254U (zh) * 2017-03-28 2017-12-01 江西洪图环保有限公司 一种固定污染源烟气排放连续监测系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10142147A (ja) * 1996-11-08 1998-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 窒素酸化物濃度測定装置
CN1869706A (zh) * 2006-06-08 2006-11-29 聚光科技(杭州)有限公司 烟气排放连续监测方法及其装置
CN2914094Y (zh) * 2006-07-04 2007-06-20 聚光科技(杭州)有限公司 一种烟气排放连续监测装置
CN101290289A (zh) * 2008-05-30 2008-10-22 天津市蓝宇科工贸有限公司 紫外差分烟气浓度测量系统校准方法及实施装置
CN201876415U (zh) * 2010-10-29 2011-06-22 北京航天益来电子科技有限公司 光谱式烟气分析装置
CN102252991A (zh) * 2011-06-03 2011-11-23 天津市蓝宇科工贸有限公司 热湿抽取法紫外差分烟气浓度监测系统
CN104316485A (zh) * 2014-11-25 2015-01-28 山东省环境监测中心站 固定污染源废气氮氧化物的紫外吸收测定方法
CN105806804A (zh) * 2016-04-06 2016-07-27 杭州绰美科技有限公司 一种脱硝氨逃逸一体化在线监测仪
CN206020262U (zh) * 2016-08-30 2017-03-15 无锡创晨科技有限公司 一种cems烟气连续在线监测系统
CN106124712A (zh) * 2016-08-31 2016-11-16 青岛欧森系统技术有限公司 一种船舶烟气连续监测系统
CN206696254U (zh) * 2017-03-28 2017-12-01 江西洪图环保有限公司 一种固定污染源烟气排放连续监测系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李树珉: "烟气排放实时连续监测系统关键技术的研究", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》, no. 12, pages 11 - 54 *
李舒 等: "一种改进的差分吸收光谱烟气中NO浓度测量方法", 《化工自动化及仪表》, vol. 42, no. 3, pages 287 - 291 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117110227A (zh) * 2023-07-25 2023-11-24 青岛明华电子仪器有限公司 一种基于紫外差分法的二氧化氮浓度补偿方法及装置
CN117110227B (zh) * 2023-07-25 2024-05-07 青岛明华电子仪器有限公司 一种基于紫外差分法的二氧化氮浓度补偿方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pitts Jr et al. Spectroscopic identification and measurement of gaseous nitrous acid in dilute auto exhaust
Sigsby et al. Chemiluminescent method for analysis of nitrogen compounds in mobile source emissions nitric oxide, nitrogen dioxide, and ammonia
Duan et al. Development of an incoherent broadband cavity-enhanced absorption spectrometer for in situ measurements of HONO and NO 2
US20090120212A1 (en) NOy and Components of NOy by Gas Phase Titration and NO2 Analysis with Background Correction
CN104655601A (zh) 用于气体扩张激光诱导荧光技术测量oh自由基定标系统
Forello et al. Exploiting multi-wavelength aerosol absorption coefficients in a multi-time resolution source apportionment study to retrieve source-dependent absorption parameters
Clemitshaw et al. A calibrated peroxy radical chemical amplifier for ground‐based tropospheric measurements
Marx et al. TRANC–a novel fast-response converter to measure total reactive atmospheric nitrogen
Ren et al. Role of the dew water on the ground surface in HONO distribution: a case measurement in Melpitz
CN112824875A (zh) 一种紫外差分二氧化氮气体的检测方法
Qin et al. Observation of atmospheric nitrous acid with DOAS in Beijing, China
Black et al. Chemiluminescent method for nitric oxide and oxides of nitrogen (nitric oxide+ nitrogen dioxide) analysis
Huntzicker et al. Investigation of an ambient interference in the measurement of ozone by ultraviolet absorption photometry
Sanhueza et al. Positive interference of nitrous acid in the determination of gaseous HNO3 by the NOx chemiluminescence-nylon cartridge method: applications to measurements of ppb levels of HONO in air
Zhang et al. An optical system for measuring nitric oxide using spectral separation techniques
CN104535499B (zh) 一种二氧化硫在线监测方法
CN211741080U (zh) 一种基于化学发光法的氮氧化物分析仪
Crawley Application of non-dispersive infrared (NDIR) spectroscopy to the measurement of atmospheric trace gases
CN109211816B (zh) 烟气中含Hg浓度的抗干扰检测方法和检测装置
Biermann et al. Simultaneous spectroscopic determination of gaseous nitrous acid and nitrogen dioxide in polluted indoor and outdoor air environments
CN117388204B (zh) 一氧化氮气体分析系统、方法及计算机可读存储介质
CN113406023A (zh) 天然气可燃气体组分浓度在线测量装置
Weinheimer Chemical methods: chemiluminescence, chemical amplification, electrochemistry, and derivatization
CN117347297B (zh) 大气nh3分析系统、方法及可读存储介质
Hewitt et al. Field measurements of dimethyl sulphide and its oxidation products in the atmosphere

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210521