定电位电解法测定高浓度氮氧化物的方法改进探讨

“十二五”期间，为支撑主要污染物总量控制，降低酸雨控制区酸雨强度和频次，国家环境部把氮氧化物列为总量控制指标之一，氮氧化物成为废气监测的必要污染物。在项目竣工验收监测和污染源监督监测中，经常遇到窑炉温度很高的监测情况，氮氧化物的排放浓度出现超过现场监测仪器的测量上限，致使监测工作无法顺利完成。本文对烟气现场测定仪器进行改装，根据固定污染源烟气排放连续监测系统的稀释抽取法采样原理，利用定电位电解法测定稀释烟气的浓度，再根据稀释倍数，得出废气排放浓度。
一、测试所用仪器及测试原理
1、定电位电解法原理
被测气体由进气孔通过渗透膜扩散到敏感电极表面，在敏感电极、电解液、对电极之间进行氧化反应，参比电极在传感器中不暴露在被分析气体之中，用以为电解液中的工作电极恒定的电化学电位。被测气体通过渗透膜进入电解槽，传感器电解液中扩散吸收的一氧化氮发生如下的氧化反应：
NO+2H­2O→HNO3+3H++3e
产生对应的极限扩散电流，在一定范围内其大小与一氧化氮浓度成正比，根据此关系得出一氧化氮的排放浓度。
2、测试所用的仪器设备
①崂应3012型自动烟尘/气测试仪（NO测量范围为0～1300 mg/m3）
②2个精密涡轮流量计 ③崂应3080型烟气预处理器
④Bios international 精密流量计 ⑤连接管采用聚四氟乙烯管
⑥NO标准气（环境保护部标准样品研究所）
3、工作原理
烟气测试仪在工作状态下，抽气流量为1.0L/min，在样气进入仪器前，接入玻璃三通装置，在玻璃三通的两个支管上装入2个涡轮流量计，通过改变流量计流量达到降低样气进入仪器的浓度，从而满足仪器量程要求。仪器由定电位电解法测出氮氧化物浓度后，再根据样气稀释比例，得出烟道气中氮氧化物排放浓度。

注：各连接管尽可能短，减少水汽冷凝引起的损失。
二、质量控制及系统验证
1、用Bios international 精密流量计对A、B涡轮流量计和3012H型烟气测试仪内部的流量计进行校准，结果见表1。
表1：流量校准结果 单位：L/min

由表1看出，经Bios精密流量计校准，三个流量计精度一致并准确，满足试验要求。
2、仪器校准
试验用氮氧化物标准气体采用环境保护部标准样品研究所标气，NO标准气体浓度值为630mg/m3，崂应3012型自动烟气测试仪校准结果见表2。
表2：NO测试仪器校准结果

3、监测装置验证
通过改变A、B两个涡轮流量计流量，调节标准气稀释比，改变进入仪器的标准气体浓度，达到对改装的烟气测试装置准确性的验证。（A/B表示A、B两个流量计的体积流量，单位为L/min，A流量计为标气流量，B流量计为空气流量）
表3：不同流量比情况验证结果表 单位：mg/m3

三、测试结果及评价
选用一氧化氮浓度为1720ppm（质量浓度换算为2305mg/m3）的标气模拟现场测试的高浓度氮氧化物烟气，用改造装置进行测量，测试结果见表4。
表4：NO监测结果表 单位：mg/m3

由表4可以看出，改装的烟气测试仪在改变进入仪器样气浓度的情况下，一氧化氮测试结果相对误差能够满足监测要求。
四、结论及建议
1、结论
利用原有烟气测试仪器的测试原理，对现有现场测试仪增加流量控制装置，改变进入仪器的烟气浓度，在做好质量保证和质量控制的情况下，能够实现高浓度氮氧化物的测定，满足监测要求。
2、建议
（1）对氮氧化物烟气测试仪、涡轮流量计、改装装置定期进行校准。
（2）改装装置的连接管采用聚四氟乙烯管且尽可能短。
[参考文献]
[1]魏复盛主编.氮氧化物测定.空气和废气监测分析方法（第四版增补版）；
（作者单位：河南省济源市环境监测站）