CO气体对废气中SO2两种监测方法的影响

CO气体对废气中SO2两种监测方法的影响李维军，姬广军，杨香林，张兴瑶，景一峰新疆石河子市环境监测站，新疆，石河子832003摘要：通过对两种不同方法测定废气中的二氧化硫的比较，研究发现一氧化碳气体导致定电位电解法测定二氧化硫浓度偏高，对非分散红外吸收法测定影响不大。研究结果表明，对于电化学法测定二氧化硫，废气中一氧化碳浓度越高对二氧化硫浓度的测定影响越显著；同时，当一氧化碳浓度一定时，二氧化硫浓度越低，受影响越大。关键词：二氧化硫测定；一氧化碳；定电位电解法；非分散红外吸收法；废气中图分类号：X831文献标识码：AInfluenceofCarbonMonoxideontheDeterminationofSulfurDioxideinFlueGasbyTwoDifferentMethodsLIWeijun＊,JiGuangjun,YangXianglin,ZhangXingyao,JingYifeng(ShiheziEnvironmentalMonitoringStation,ShiheziXinjiang832000)Abstract:Throughthecomparisonoftwodifferentmethodsofsulfurdioxideinfluegasdetermination,thestudyfoundthatthecarbonmonoxidegasisasignificantimpactforthesulfurdioxidedeterminationconcentrationishighbyfix-potentialelectrolysismethod,buttheinfraredmethoddeterminationhaslittleeffect.Theresultsshowthattherehasamoresignificanteffectforthesulfurdioxidedeterminationinfluebyelectrochemicalmethodwhenthehighcarbonmonoxideconcentration.Atthesametime,thereisamoreaffectedinlowersulfurdioxideconcentrationwhenthesameconcentrationofcarbonmonoxide.Keywords:Determinationofsulfurdioxide;Carbonmonoxide;Fix-potentialelectrolysismethod;Infraredmethod;FluegasSO2主要来源于煤、石油、天然气等燃料在燃烧过程和含硫化合物的生产过程中产生并随着废气排入大气[1]，从而对大气产生酸性污染。大气中的SO2会导致呼吸道炎症、支气管炎、肺气肿、眼结膜炎症等。SO2在氧化剂、光的作用下，能生成硫酸盐气溶胶，硫酸盐气溶胶能使人致病，增加病人死亡率。研究表明，在高浓度的SO2的影响下，植物产生急性危害，叶片表面产生坏死斑，或直接使植物叶片枯萎脱落；在低浓度SO2的影响下，植物的生长机能受到影响，造成产量下降，品质变坏。SO2同时也是大气中形成酸雨的主要气体污染源之一[2]，也是我国基金项目：国家科技支撑计划(No.2014BAC16B04),石河子科技计划(NO.2015R02)李维军（1980－），男，工程师，主要从事区域环境质量及环境监测研究工作，E-mail:[e-mail]；联系电话：[phone]近几年污染源减排和总量控制的重要指标。虽然近几年我国环保部门强制要求火电等行业实施脱硫后排放，但随着经济的快速增长，区域内SO2的排放超总量的现象依然是一个严峻的问题[3]。如何准确的测定SO2的排放浓度，是计算SO2排放总量的基础，现行的测定方法主要有碘量法、甲醛缓冲溶液吸收—盐酸副玫瑰苯胺分光光度法、溶液电导率法、定电位电解法和非分散红外吸收法[4]。由于前三种方法测定比较繁琐以及所使用的仪器不便于携带，现行现场监测所使用的监测仪器主要基于定电位电解法和非分散红外吸收法所设计的一些便携式监测仪。定电位电解法其主要原理是二氧化硫气体在传感器的电解槽内发生氧化还原反应，通过产生的扩散电流确定二氧化硫浓度。非分散红外吸收法主要原理是二氧化硫气体在6.82～9μm波长红外光谱具有选择性吸收，一束恒定波长为7.3μm的红外光通过二氧化硫气体时，其光通量的衰减与二氧化硫的浓度符合朗伯-比尔定律[5]。这两种方法快捷、简便，但准确程度却受到多方面因素影响，特别是定电位电解法在测定过程中受CO气体干扰特别明显[6]。本文选取了定电位电解法和非分散红外吸收法两种现行比较常用的便携式监测仪，通过实验室对不同浓度标准气体测定及现场实际对含有不同浓度CO气体锅炉、窑炉废气中SO2的测定，研究CO对这两种不同原理的监测仪器的干扰程度，同时做出一定的评价。希望对今后废气监测特别是含有一定浓度特别是高浓度的CO的SO2气体监测时，起到一定的指导意义。1材料和方法1.1实验仪器选取定电位电解法便携式测定仪为威乐F550CI型（德国威乐测量设备有限公司生产；该仪器软件系统不带消除干扰的计算模式）；非分散红外吸收法便携式测定仪为崂应3026型（青岛崂山应用技术研究所）；气体动态配气仪和零气发生器采用赛默飞世尔科技（中国）有限公司生产的TE146i和TE111型。1.2实验中试用标准气体实验中所使用的各种不同浓度标准气体均为北京氦普北分气体工业有限公司生产，具体浓度值见表1。2.实验过程2.1两种仪器对SO2标准气体测定显示值用威乐F550CI型和崂应3026型两种监测仪分别测试不同浓度的SO2标准气体，测定结果见表2。由表2可以看出，在没有CO干扰的情况下，两种不同原理的监测仪测定结果基本上相同，均在允许偏差范围呢。2.2不同浓度CO对SO2测定值的影响用气体动态配气仪和零气发生器分别配置浓度为50、200、800、2000和2500mg·m3-的CO气体，与不同浓度的SO2标准气体混合后用威乐F550CI型和崂应3026型两种监测仪进行测量，测量结果分别见图1-图3。由图1-图3可以看出，不同的浓度的CO气体对采用电化学法原理的威乐F550CI型监测仪均有影响，而且SO2浓度越小偏差越大，但对采用非分散红外吸收法原理的崂应3026型监测仪影响不大。同时看出，当CO浓度小于800mg·m3-的时威乐F550CI型监测仪SO2显示浓度变化比较大，当CO浓度大于800mg·m3-的时威乐F550CI型监测仪SO2显示浓度变化比较小。研究结表1实验中所使用标准气体浓度Table1Theconcentrationofstandardgasintheexperiments气体名称浓度1浓度2浓度3SO2（mg·m3-）48.90398.41489CO（mg·m3-）4991表2不同监测仪标准气体显示浓度（mg·m3-）Table2Thedisplayconcentrationofstandardgasbydifferentmonitor（mg·m3-）监测仪器浓度1浓度2浓度3SO2定值浓度48.90398.41489威乐F550CI显示值50.6403.71501相对误差（%）1.70.70.4崂应3026显示值49.5404.61511相对误差（%）0.60.80.70500100015002000250050607080SO2显示值(mg·m3-)CO浓度(mg·m3-)F550CI3026OriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8Evaluation图1不同浓度CO气体对SO2（48.90mg·m3-）的影响Fig.1theeffectofdifferentconcentrationsofCOgasfortheSO2(48.90mg·m3-)果与MasaoTokuda[6]、张迪生[7]和张玉龙[8]等人的研究相同。CO影响SO2的测定值主要是因为CO与SO2同时进入传感器，同时穿透渗透膜进入电解槽，而CO电解电位与SO2的电解电位相近，从而两种气体同时产生电解，导致电流值升高，从而对SO2的测定值造成正干扰。2.3相同浓度CO对不同浓度SO2的影响用气体动态配气仪和零气发生器分别配置浓度为50、200、800和2500mg·m3-的气体，在不同CO浓度下通入三种SO2标准气体，两种不同原理监测仪显示分别见表3-表6。由表3-表6可以看出，对于相同浓度的CO气体，SO2浓度越低对电化学法原理的F550CI监测仪器影响越大，监测结果相对于标准气体真实浓度的相对偏差越大；而且CO气体浓度越高，对SO2气体监测结果影响越大，监测结果相对于标准气体真实浓度的相对偏差越大。但对采用非分散红外吸收法原理的崂应3026型监测仪，对于相同浓度的CO对SO2气体监测结果影响均不大；高低浓度不同的CO对高低不同SO2气体监测结果影响均不大。表3不同监测仪废气显示浓度（CO浓度为50mg·m3-）Table3Thedisplayconcentrationoffluegasbydifferentmonitor（CO50mg·m3-）标准气体浓度（mg·m3-）F550CI3026测定值（mg·m3-）测定值与真实值的相对偏差（%）测定值（mg·m3-）测定值与真实值的相对偏差（%）48.954.311.049.81.8398.4433.78.9405.61.8148915836.315121.505001000150020002500400440480520560SO2显示值(mg·m3-)CO浓度(mg·m3-)F550CI3026OriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8Evaluation050010001500200025001500160017001800190