一種同時測量空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的設(shè)備及測量方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種同時在線測量大氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的設(shè)備，包括由左至右依次串接的三個裝有螺旋管氣體吸收器的氣液單元和恒溫水浴槽組成的外置采樣單元A；由外置采樣單元A螺旋管氣體吸收器后端輸氣管路上依次設(shè)置的安全瓶、干燥管、質(zhì)量流量控制器、隔膜泵組成的輸氣單元B；由外置采樣單元?dú)庖簡卧穆菪軞怏w吸收器輸液管路上依次設(shè)置的蠕動泵、軟質(zhì)試劑袋、三通接頭、除泡器組成的輸液單元C；由除泡器后端管路上設(shè)置的液芯光纖及連接的LED光源和光譜儀組成的檢測單元D共同構(gòu)成；本發(fā)明專利技術(shù)還提供了應(yīng)用于同時在線的測量氣態(tài)亞硝酸、臭氧、二氧化氮測量設(shè)備的方法。它既能解決現(xiàn)有二氧化氮商業(yè)檢測儀器的干擾問題，又能使檢測限大幅低于現(xiàn)有的商業(yè)化儀器。

Apparatus and method for simultaneously measuring nitrite, ozone and nitrogen dioxide in air

The invention provides a method for simultaneous measurement of atmospheric ozone, nitrogen dioxide and nitrite online devices, including the external components from left to right in series three with spiral tube gas liquid absorber unit and the thermostatic water bath sampling unit A; the external sampling unit A spiral tube safety bottle, are arranged in the gas absorber the rear gas pipeline of the drying tube, gas transmission unit B mass flow controller, diaphragm pump; gas-liquid spiral unit unit sampling by an external tube peristaltic pump, gas absorber are sequentially arranged on the pipeline of the infusion soft bag, kit three joints, in addition to the infusion unit C composition is composed of foam; in addition to the detection unit D set global compiler backend pipeline of the liquid core optical fiber and connecting the LED light source and the spectrometer; the invention also provides the application at the same time the online measurement of gaseous nitrous acid, Method for measuring ozone and nitrogen dioxide. The utility model not only can solve the interference problem of the existing nitrogen dioxide commercial detection instruments, but also can greatly lower the detection limit than the existing commercial instruments.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于環(huán)境保護(hù)
，涉及一種大氣測量技術(shù)，具體涉及一種同時測量空氣中亞硝酸、臭氧和二氧化氮的設(shè)備及測量方法。
技術(shù)介紹
氣態(tài)亞硝酸(HONO)是一種重要的痕量級氣態(tài)污染物，因作為OH自由基的主要初級來源而成為大氣化學(xué)研究的熱點(diǎn)；臭氧(O3)是城市環(huán)境空氣中最為重要的二次污染物之一，是酸雨、光化學(xué)煙霧、大氣能見度等對流層污染現(xiàn)象的關(guān)鍵成分；二氧化氮(NO2)不僅是大氣主要污染物之一，而且是光化學(xué)污染和二次氣溶膠的主要前體物。后兩者都被國家環(huán)保部列入評價空氣質(zhì)量的六種污染物。氣態(tài)亞硝酸的檢測技術(shù)可分為光譜法和濕化學(xué)法，前者包括差分吸收光譜法(DOAS)、UV-PF/LIF法、光增強(qiáng)光譜技術(shù)(CEAS)和傅立葉紅外光譜法(FTIR)等，后者主要有擴(kuò)散管離線采樣技術(shù)，螺旋管-在線離子色譜(SC-IC)、氣態(tài)污染物和氣溶膠在線檢測設(shè)備(GAC-IC)、二硝基苯肼(DNPH)、衍生-高效液相色譜(HPLC)法和長光程吸光光度法(LOPAP)技術(shù)，另外還有一些其他方法如質(zhì)譜(Massspectrometry)法等。其中，LOPAP技術(shù)是基于化學(xué)濕法采樣和光學(xué)測量法發(fā)展起來的檢測技術(shù)。系統(tǒng)采用雙通道原理，利用差減法最大程度排除NO2和PAN等氣體的干擾影響，channel1中HONO和干擾物質(zhì)被吸收液吸收，channel2中極少量的HONO和等量于channel1中的干擾物質(zhì)被吸收液吸收，兩通道相減便得到HONO的準(zhǔn)確濃度。目前，該技術(shù)被認(rèn)為是測量HONO最準(zhǔn)確最成熟的方法。臭氧的檢測技術(shù)中運(yùn)用最廣泛的是紫外光度法和化學(xué)發(fā)光法，其中，紫外光度法檢測是利用臭氧在254nm對紫外輻射特征吸收的原理進(jìn)行測量的，屬于吸收輻射測量方法。該方法以其穩(wěn)定可靠和現(xiàn)場操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用最普遍的方法，現(xiàn)已成為美國環(huán)保局和世界氣象組織的國際臭氧標(biāo)準(zhǔn)中心標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方法?；瘜W(xué)發(fā)光法是基于臭氧和二氧化氮的氣相反應(yīng)或是臭氧和靛藍(lán)二磺酸鹽類的液相反應(yīng)來檢測空氣中臭氧的技術(shù)。此外，還有光譜測量技術(shù)(如FTIR,DOAS)，利用已知的臭氧標(biāo)準(zhǔn)吸收截面，測量臭氧在整個光路上的平均濃度。二氧化氮的測量方法主要分為兩類，一種是基于NO2的直接測量方法(如濕化學(xué)法、光譜法)和一氧化氮(NO)至NO2的氧化技術(shù)；另一種是基于NO的直接測量技術(shù)，即化學(xué)發(fā)光法和NO2至NO的轉(zhuǎn)化技術(shù)。屬于前者的方法有：鹽酸萘乙二胺分光光度法(Saltzman法)、差分吸收光譜法(DOAS)、光腔衰蕩光譜法(CRDS)等等，屬于后者的范疇有鉬轉(zhuǎn)化爐化學(xué)發(fā)光法(MCL)和光解化學(xué)發(fā)光法(PCL)。其中，鉬轉(zhuǎn)化爐化學(xué)發(fā)光法(MCL)和光解化學(xué)發(fā)光法(PCL)是美國環(huán)境署(USEPA)推薦的商業(yè)化的NO2測量方法，然而事實(shí)上，大量觀測實(shí)驗(yàn)證實(shí)，化學(xué)發(fā)光法所獲得的NO2數(shù)據(jù)存在高估的問題，所測得干擾較大，極大的影響了測量的準(zhǔn)確性。經(jīng)過分析造成NO2測量結(jié)果偏高的主要原因是因?yàn)椴糠諲Oy物質(zhì)(HONO、HNO3,PANs、顆粒態(tài)硝酸鹽等)造成的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對已有亞硝酸、臭氧和二氧化氮測量技術(shù)以及二氧化氮廣泛應(yīng)用的化學(xué)發(fā)光法技術(shù)中所存在的問題，本專利技術(shù)旨在開發(fā)出一套既可以在線同步測量空氣中氣態(tài)亞硝酸、臭氧和二氧化氮，又可以解決商業(yè)化二氧化氮測量儀器中的干擾問題的裝置及其方法，實(shí)現(xiàn)了同時測量空氣中的亞硝酸、臭氧、二氧化氮。本專利技術(shù)提供的的技術(shù)方案是，一種同時測量空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的設(shè)備，包括由左至右依次串接的三個裝有螺旋管氣體吸收器的氣液單元和恒溫水浴槽組成的外置采樣單元A；由外置采樣單元A螺旋管氣體吸收器后端輸氣管路上依次設(shè)置的安全瓶、干燥管、質(zhì)量流量控制器(MFC)、隔膜泵組成的輸氣單元B；由外置采樣單元?dú)庖簡卧穆菪軞怏w吸收器輸液管路上依次設(shè)置的蠕動泵、軟質(zhì)試劑袋、三通接頭、除泡器組成的輸液單元C；由除泡器后端管路上設(shè)置的液芯光纖及連接的LED光源和光譜儀組成的檢測單元D共同構(gòu)成。本專利技術(shù)所述同時測量空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的設(shè)備，其特征還在于，所述外置采樣單元A的左端螺旋管氣體吸收器的進(jìn)水口經(jīng)輸水管路與恒溫水浴槽相連接，中段和右端螺旋管氣體吸收器的進(jìn)水口經(jīng)輸水管路分別與左端、中段螺旋管氣體吸收器的出水口相連接，右端螺旋管氣體吸收器的出水口經(jīng)與恒溫水浴槽回水口相連接；所述外置采樣單元A氣液單元的左端和右端螺旋管氣體吸收器的出液口管路經(jīng)蠕動泵、三通接頭，分別與除泡器及裝有R2、R5吸收液的軟質(zhì)試劑袋連接；氣液單元中段的螺旋管氣體吸收器的出液口管路經(jīng)蠕動泵與除泡器連接；所述外置采樣單元A三個螺旋管氣體吸收器的進(jìn)液口經(jīng)輸液管路連接的軟質(zhì)試劑袋分別裝有R1、R3、R4吸收液。所述氣液單元的螺旋管氣體吸收器外型為玻璃圓柱體，內(nèi)部分別由內(nèi)徑1～10mm，輪徑20～60mm逆時針緊密排列盤繞3～50圈的蛇形玻璃管和內(nèi)徑10～60mm氣液分離瓶組成。本專利技術(shù)還提供了應(yīng)用于一種同時測量空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮測量設(shè)備的測量方法，所述測量設(shè)備是通過裝有R1、R3、R4吸收液的軟質(zhì)試劑袋與采樣單元A三個螺旋管氣體吸收器分別連接，用以吸收螺旋管氣體吸收器內(nèi)的氣態(tài)亞硝酸、臭氧、二氧化氮?dú)怏w，由安全瓶、干燥管、質(zhì)量流量控制器、隔膜泵和由蠕動泵、軟質(zhì)試劑袋、三通接頭、除泡器組成的輸送單元，將氣液混合物于螺旋管氣體吸收器螺旋管后端的氣液分離腔進(jìn)行分離；分離的氣體在輸氣單元B隔膜泵的作用下，經(jīng)安全瓶、干燥管、質(zhì)量流量控制器，由隔膜泵排出，完成采樣；整個氣路的流量由質(zhì)量流量控制器控制，流量范圍為0.2L/min～4L/min；分離的混合液在輸液單元C蠕動泵的作用下，經(jīng)過除泡器輸送至液芯光纖，然后通過由檢測單元D三個液芯光纖各自連接的光譜儀分別檢測出溶液吸收氣態(tài)亞硝酸、臭氧、二氧化氮后的光強(qiáng)信號變化，根據(jù)朗伯比爾定律，獲得溶液中相應(yīng)物種的濃度，再結(jié)合其它參數(shù)計(jì)算出空氣中氣態(tài)亞硝酸、臭氧、二氧化氮的濃度；最后從液芯光纖經(jīng)蠕動泵泵出達(dá)到廢液桶。本專利技術(shù)所述測量設(shè)備空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的測量方法，其特征還在于，所述的R1吸收液是將0.01～0.1mol/L的磺胺溶于0.5～2mol/L鹽酸溶液的溶液；所述的R2溶液是0.1～2g/L的乙二胺二鹽酸溶液；所述的R3吸收液是濃度為10～100mg/L的靛藍(lán)二磺酸鈉溶液；所述的R4吸收液是修改后的格瑞斯試劑的溶液，其中包含0.1～5g/L的NEDA溶劑，1～10g/L的磺胺，50～150g/L的醋酸，0.5～10g/L的氨水，pH＝1～7；所述的R5溶液是0.2～2mol/L的鹽酸溶液；所述R1、R2、R3、R4、R5吸收液的流速為0.2～0.8ml/min。本專利技術(shù)一種同時測量空氣中氣態(tài)亞硝酸、臭氧和二氧化氮的設(shè)備及測量方法，與現(xiàn)有的測量二氧化氮的技術(shù)相比，它能有效的排除亞硝酸、臭氧對二氧化氮的測量的干擾；所采用的外置采樣的方法，將采樣單元放置在室外空氣中，直接進(jìn)行氣體的采集，避免氣體在管壁碰撞發(fā)生非均相反應(yīng)造成干擾。除此之外，本專利技術(shù)拋棄了原有LOPAP技術(shù)中利用雙通道差減進(jìn)行測量的方法，僅采用單通道結(jié)構(gòu)對三種氣體分別進(jìn)行測量，就是因?yàn)槌鞘锌諝庵羞@三種氣體的濃度相比山區(qū)森林高出許多，第二通道所測得的濃度非常低，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種同時測量空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的設(shè)備，其特征在于，包括由左至右依次串接的三個裝有螺旋管氣體吸收器(1’)的氣液單元(1)和恒溫水浴槽(2)組成的外置采樣單元A；由外置采樣單元A螺旋管氣體吸收器(1’)后端輸氣管路(14)上依次設(shè)置的安全瓶(3)、干燥管(4)、質(zhì)量流量控制器(5)、隔膜泵(6)組成的輸氣單元B；由外置采樣單元A氣液單元(1)的螺旋管氣體吸收器(1’)輸液管路(15)上依次設(shè)置的蠕動泵(7)、軟質(zhì)試劑袋(8)、三通接頭(9)、除泡器(10)組成的輸液單元C；由除泡器(10)后端管路上設(shè)置的液芯光纖(12)及連接的LED光源(11)和光譜儀(13)組成的檢測單元D共同構(gòu)成。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種同時測量空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的設(shè)備，其特征在于，包括由左至右依次串接的三個裝有螺旋管氣體吸收器(1’)的氣液單元(1)和恒溫水浴槽(2)組成的外置采樣單元A；由外置采樣單元A螺旋管氣體吸收器(1’)后端輸氣管路(14)上依次設(shè)置的安全瓶(3)、干燥管(4)、質(zhì)量流量控制器(5)、隔膜泵(6)組成的輸氣單元B；由外置采樣單元A氣液單元(1)的螺旋管氣體吸收器(1’)輸液管路(15)上依次設(shè)置的蠕動泵(7)、軟質(zhì)試劑袋(8)、三通接頭(9)、除泡器(10)組成的輸液單元C；由除泡器(10)后端管路上設(shè)置的液芯光纖(12)及連接的LED光源(11)和光譜儀(13)組成的檢測單元D共同構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述同時測量空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的設(shè)備，其特征在于，所述外置采樣單元A的左端螺旋管氣體吸收器(1’)的進(jìn)水口經(jīng)輸水管路(16)與恒溫水浴槽(2)相連接，中段和右端螺旋管氣體吸收器(1’)的進(jìn)水口經(jīng)輸水管路(16)分別與左端、中段螺旋管氣體吸收器(1’)的出水口相連接，右端螺旋管氣體吸收器(1’)的出水口經(jīng)與恒溫水浴槽(2)回水口相連接；所述外置采樣單元A氣液單元(1)的左端和右端螺旋管氣體吸收器(1’)的出液口管路(15’)經(jīng)蠕動泵(7)、三通接頭(9)，分別與除泡器(10)及裝有R2、R5吸收液的軟質(zhì)試劑袋(8)連接；氣液單元(1)中段的螺旋管氣體吸收器(1’)的出液口管路(15’)經(jīng)蠕動泵(7)與除泡器(10)連接；所述外置采樣單元A三個螺旋管氣體吸收器(1’)的進(jìn)液口經(jīng)輸液管路(15)連接的軟質(zhì)試劑袋(8)分別裝有R1、R3、R4吸收液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述同時測量空氣中亞硝酸、臭氧、二氧化氮的設(shè)備，其特征在于，所述氣液單元(1)的螺旋管氣體吸收器(1’)外型為玻璃圓柱體，內(nèi)部分別由內(nèi)徑1～10mm，輪徑20～60mm逆時針緊密排列盤繞3～50圈的蛇形玻璃管和內(nèi)徑10～60mm氣液分離瓶組成。4.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述測量設(shè)備空氣中亞硝酸、臭氧、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程鵬，楊聞達(dá)，周振，李梅，田智林，張曼曼，虞小芳，
申請(專利權(quán))人：暨南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44