CN113552200A - 一种空气中no2监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境检测领域，具体涉及一种空气中NO2监测系统，包括空气采集模块，与所述空气采集模块连接设置有气体分流器，所述气体分流器将气流分割为第一支路和第二支路；所述第二支路上设置有钼炉；所述第一支路和第二支路通过三通电磁阀与NO电化学传感器的进气口连接；所述三通电磁阀包括P1和P2两个进气端口；所述NO电化学传感器设置有数据处理模块。本发明选择的是超灵敏的NO电化学传感器，从而实现了完全消除交叉干扰因子对NO2检测的影响，从而提高了NO2检测的精确度，并且实现了NO2的检测限小于等于5ppb。
Description
技术领域
本发明属于环境检测领域，具体涉及一种空气中NO2监测系统及方法。
技术背景
NO2是评价环境空气质量和考核节能减排的重要指标之一，自环保部1982年发布第一个环境空气质量标准开始就是重要的环境空气质量监测项目。其后经历了数次修订，监测方法由手工监测转变为自动监测，逐步收紧标准限值。目前氮氧化物自动检测仪采用的最为普遍的测量方法是化学发光法。但是化学发光检测需要较为精密的仪器，检测费用相对较高。
目前针对NO2的检测除了化学发光法外，还有电化学法。现有的电化学法NO2检测技术：基于电化学气体传感器检测空气中的NO2的浓度。该方法是以扩散式的方式采集空气，采集到的空气会直接流入到电化学气体传感器，经过温湿度软件补偿和交叉干扰软件补偿的优化后，测出一系列补偿后电化学气体传感器的电压变化，从而计算出空气中NO2的浓度。由于电化学气体传感器受空气中其他气体的交叉干扰，从而影响对空气中NO2的浓度监测，而现有的NO2检测技术使用的交叉干扰软件补偿方法并不能完全实现清除交叉干扰因子来计算NO2的浓度，而且在多种干扰气体的情况下会导致补偿失效，造成最后检测到的NO2浓度与实际完全不符合。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中电化学检测NO2出现的在多种干扰气体的情况下会导致补偿失效，从而影响NO2检测的准确性，提供一种一种空气中NO2监测系统及方法。
本发明通过的目的通过以下技术方案予以实现：
一种空气中NO2监测系统，包括空气采集模块，与所述空气采集模块连接设置有气体分流器，所述气体分流器将气流分割为第一支路和第二支路；所述第二支路上设置有钼炉；所述第一支路和第二支路通过三通电磁阀与NO电化学传感器的进气口连接；所述三通电磁阀包括P1和P2两个进气端口；所述NO电化学传感器设置有数据处理模块。
优选地，所述NO电化学传感器为四电极系统，包括辅助电极、对电极、参比电极和工作电极。
优选地，所述电磁阀接入电压为12V的间断电流。
优选地，所述空气采集模块与气体分流气器之间设置有过滤器。
上述NO2监测系统，气体采集模块为气泵，气泵将空气吸入系统中，经过气泵与气体分流器之间的过滤器进行过滤，滤除固定颗粒。然后经过气体分流器，形成两个支路，第一支路和第二支路。第一支路的气管直接与电磁阀的P1进气端连接。第二支路上设置有钼炉，气体经由钼炉加热还原之后再与电磁阀的P2进气端连接。电磁阀可以交替控制P1和P2进气端的开启和关闭，电磁阀接入电压为U，当U为12V时，P2开启，P1关闭；当U为0V时，P1开启，P2关闭。P1和P2的开启时间可以根据需要采集数据的频率控制P1和P2的开启和关闭的时间。气体流入电化学气体传感器，采集该传感器的模拟信号并转化成电压信号，由于电磁阀模块的气路切换，采集到的电压分为空气未经处理的单通电压和空气经过钼炉单纯催化还原NO2的气体处理电压。最后根据两种电压计算出单通的气体浓度和气体处理的气体浓度，两种浓度作减法操作实现完全消除交叉干扰因子，也就是减去了除NO2外所有其他气体的浓度，即最后得到的结果就是空气的NO2浓度。
一种空气中NO2监测方法，包括以下步骤：
S1.用气体分流器将空气分流成，形成第一支流和第二支流；
S2.步骤S1得到的第一支流和第二支流分别流经第一支路和第二支路与电磁阀连接，其中第二支流在流经第二支路时经过钼炉发生催化反应；
S3.通过控制电磁阀接入的电压依次让第一支流和第二支流流经NO电化学传感器，由NO电化学传感器对第一支流中NO的浓度进行测试并计为C1，对第二支流中NO的浓度进行测试并计为C2；
S4.通过数据处理模块根据获得第一支流和第二支流中的NO浓度值进行计算空气中NO浓度C，C＝C2-C1。
优选地，所述电磁阀接入电压为U，当U为12V时，所述第二支路开启，所述第一支路关闭；当U为0V时，第一支路开启，第二支路关闭。
优选地，所述钼炉中发生的催化反应的温度为300～350℃。
优选地，所述钼炉中发生的催化反应的温度为325℃。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的一种空气NO2监测系统及方法，将采集到的空气样本分成两个支流，其中一个支流利用钼炉催化还原NO2形成NO，另一个支流不做处理。通过电磁阀的气路切换的方法依次将两个支流的气体经过NO电化学传感器，然后通过数据模块进行减法操作。本发明选择的是超灵敏的NO电化学传感器，从而实现了完全消除交叉干扰因子对NO2检测的影响，从而提高了NO2检测的精确度，并且实现了NO2的检测限小于等于5ppb。
附图说明
图1本发明实施例中检测方法流程示意图；
图2本发明传感器使用的NO电化学传感器示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例和对比例将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
除特殊说明，本实施例、对比例以及实验例中所用的设备均为常规实验设备，所用的材料、试剂无特殊说明均为市售得到，无特殊说明的实验方法也为常规实验方法。
实施例
一种空气中NO2监测系统，包括气泵1，与所述气泵1连接设置有气体分流器2，所述气体分流器2将气流分割为第一支路31和第二支路32；所述第二支路32上设置有钼炉6；所述第一支路31和第二支路32通过三通电磁阀4与NO电化学传感器5的进气口连接；所述三通电磁阀包括P1和P2两个进气端口；所述NO电化学传感器5设置有数据处理模块。
所述NO电化学传感器5为四电极系统，包括辅助电极51、对电极52、参比电极53和工作电极54。所述电磁阀接入电压为12V的间断电流。所述空气采集模块与气体分流气器之间设置有过滤器。
实施例2
一种空气中NO2监测方法，包括以下步骤：
S1.用气体分流器将空气分流成，形成第一支流和第二支流；
S2.步骤S1得到的第一支流和第二支流分别流经第一支路和第二支路与电磁阀连接，其中第二支流在流经第二支路时经过钼炉发生催化反应；
S3.通过控制电磁阀接入的电压依次让第一支流和第二支流流经NO电化学传感器，由NO电化学传感器对第一支流中NO的浓度进行测试并计为C1，对第二支流中NO的浓度进行测试并计为C2；
S4.通过数据处理模块根据获得第一支流和第二支流中的NO浓度值进行计算空气中NO浓度C，C＝C2-C1。
所述电磁阀接入电压为U，当U为12V时，所述第二支路开启，所述第一支路关闭；当U为0V时，第一支路开启，第二支路关闭。
所述钼炉中发生的催化反应的温度为325℃。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种空气中NO2监测系统，其特征在于，包括空气采集模块，与所述空气采集模块连接设置有气体分流器，所述气体分流器将气流分割为第一支路和第二支路；所述第二支路上设置有钼炉；所述第一支路和第二支路通过三通电磁阀与NO电化学传感器的进气口连接；所述三通电磁阀包括P1和P2两个进气端口；所述NO电化学传感器设置有数据处理模块。
2.根据权利要求1所述空气中NO2监测系统，其特征在于，所述NO电化学传感器为四电极系统，包括辅助电极、对电极、参比电极和工作电极。
3.根据权利要求1所述空气中NO2监测系统，其特征在于，所述电磁阀接入电压为12V的间断电流。
4.根据权利要求1所述空气中NO2监测系统，其特征在于，所述空气采集模块与气体分流气器之间设置有过滤器。
5.一种空气中NO2监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.用气体分流器将空气分流成，形成第一支流和第二支流；
S2.步骤S1得到的第一支流和第二支流分别流经第一支路和第二支路与电磁阀连接，其中第二支流在流经第二支路时经过钼炉发生催化反应；
S3.通过控制电磁阀接入的电压依次让第一支流和第二支流流经NO电化学传感器，由NO电化学传感器对第一支流中NO的浓度进行测试并计为C1，对第二支流中NO的浓度进行测试并计为C2；
S4.通过数据处理模块根据获得第一支流和第二支流中的NO浓度值进行计算空气中NO浓度C，C＝C2-C1。
6.根据权利要求6所述空气中NO2监测方法，其特征在于，所述电磁阀接入电压为U，当U为12V时，所述第二支路开启，所述第一支路关闭；当U为0V时，第一支路开启，第二支路关闭。
7.根据权利要求6所述空气中NO2监测方法，其特征在于，所述钼炉中发生的催化反应的温度为300～350℃。
8.根据权利要求6所述空气中NO2监测方法，其特征在于，所述钼炉中发生的催化反应的温度为325℃。
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