定電位電解法測定煙氣中SO2的干擾問題及解決方法

孫 慶（蒙陰縣環(huán)境監(jiān)測站，山東臨沂 276200）

定電位電解法測定煙氣中SO2的干擾問題及解決方法

孫 慶
（蒙陰縣環(huán)境監(jiān)測站，山東臨沂 276200）

現(xiàn)階段，有關(guān)部門對于SO2濃度全部采用定位電解法來測試。定位電解法是通過在傳感器的電解槽內(nèi)使SO2的氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)后，對產(chǎn)生的SO2擴散電流進行濃度測試，雖然此方法簡單應(yīng)用廣泛但還是會受到多方因素影響。

定位點解法；二氧化硫；解決措施

由于國家出臺了主要污染物減排辦法的相關(guān)政策，所以政府考核的約束性指標里已經(jīng)包含了主要污染物污染減排這一項。污染源監(jiān)督性監(jiān)測和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為其污染減排量確認提供了主要依據(jù)。監(jiān)督性監(jiān)測的比對為在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性提供了依據(jù)。

1　定位電解原理簡介

電解傳感器是由電解槽、電解液和電極三個部分組成。而傳感器按電極名稱區(qū)別，可以分為敏感電極、參比電極和對電極。

進氣孔滲透擴散膜為被測氣體擴散到敏感電極表面提供通道，氧化反應(yīng)在敏感電極、電解液、對電極之間進行［1］。提供恒定電化學電位的是電解液中工作電極及參比電極，傳感器工作時，在被分析氣體中它是不被暴露的。這是傳感器的工作原理。

氣體擴散電極包括工作電極、對電極和參比電極，導電性好的催化膜和疏水性強的透氣膜是它的重要組成部分。進氣的通道是透氣膜，它的組成形式是一層多孔的疏水性強的塑料薄膜，這樣可防止電解池內(nèi)的電解液外泄和電解池外的水汽滲入。催化膜由對氣體有良好吸附性能的導電微粒和催化劑組成。其作用能使電解液和被測氣體在加入催化劑后更好的發(fā)生電化學反應(yīng)，使反應(yīng)電荷能成功得到收集。它不僅有良好的催化活性還有良好的導電活性。電解液是電極間的導體和組成電池的重要成分。它的工作原理是氣體擴散電極形成較好的電極電位，化學反應(yīng)易產(chǎn)生，干擾氣體不出現(xiàn)，酸堿性沒有固定要求。

2　監(jiān)測過程中的干擾

2.1濕度對SO2測試的干擾

SO2這種氣體的物理性質(zhì)是易溶于水的，常壓下40mLSO2可被1mL水溶解，0℃時，80mLSO2可被1mL水溶解。

采用濕法脫硫能使煙道氣含濕量從3%提至5%，但煙氣含濕量也可能高達12%。溫度下降超過露點溫度后，導致降低濃度的SO2氣體進入傳感器，測試結(jié)果出現(xiàn)偏差，其原因是煙氣中部分SO2氣體被吸收，高含濕量煙氣進入取樣管路后會產(chǎn)生冷凝水。測量結(jié)果出現(xiàn)偏差的原因還可能是在滲透膜表面凝結(jié)被測氣體中的水分，透氣性受到影響，被測組分不能完全擴散到工作電極上。

2.2流量對SO2測試的干擾

由于傳感器中的二氧化硫與電解槽內(nèi)的水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其公式為：

極限擴散電流i由此產(chǎn)生，電流大小在一定范圍內(nèi)與SO2濃度成正比。即：

在一定工作條件下，電子轉(zhuǎn)移常數(shù)Z、法拉第常數(shù)F、擴散面積S、擴散系數(shù)D和擴散層厚度δ均為常數(shù)，所以極限電流i是決定SO2濃度的重要因素。

由傳感器工作原理可知，抽取氣體的流量增大后，SO2分子擴散到電解槽的數(shù)量隨之增加，SO2濃度增高；相反，抽取氣體的流量減少后，SO2分子擴散到電解槽的數(shù)量減少，SO2濃度減少。

2.3SO2測試受煙道負壓的影響

在現(xiàn)場測試結(jié)果中我們可以得知，SO2氣體在電解池容易出現(xiàn)輸出信號偏低的情況。導致此情況有兩方面原因：①滲透膜兩側(cè)氣路壓力過低導致煙道氣體壓力檢測值達到負值；②氣路負壓正常工作壓頭低于儀器抽氣泵工作壓頭導致流量下降，SO2氣體進入電解池后的流率隨之降低。

2.4干擾氣體對SO2測試的干擾

SO2的特定電解電位是定電位電解法制造出SO2傳感器的依據(jù)。防止電解液受到污染、影響電解電位發(fā)生變化是設(shè)置傳感器的主要作用。一些與SO2分子直徑相近的氣體分子滲透膜是阻擋不了的，當煙氣中這些分子與SO2共存時，滲透膜就會被穿透，這些氣體就會進入電解槽。電解產(chǎn)生的條件是該物質(zhì)的電解電位與SO2的電解電位相近，這樣的話會產(chǎn)生如NO2、CO等氣體的干擾。當這些氣體與電解液發(fā)生反應(yīng)時，發(fā)生改變的還有SO2電解電位，這樣產(chǎn)生的后果是造成傳感器永久性損傷。

3　對于檢測過程中問題的解決方法

3.1采樣管中不要有冷凝水

采樣管其前半部分為加熱管套，達到水蒸氣完全汽化的作用，冷凝后，完全分離了水氣，倒掉收集的冷凝水使進入儀器的都是干氣體，這樣能實現(xiàn)采樣管加熱預冷凝功能，為了減少誤差，應(yīng)縮短采樣管和儀器之間的距離。

3.2調(diào)節(jié)流量裝置

通過在儀器上加裝流量調(diào)節(jié)裝置來減少流量對測試結(jié)果的干擾，其原理是使進入傳感器的氣體流量等于標定時的標準氣體流量。

3.3重視采樣流量的變化

采樣流量的變化直接影響測試儀的準確程度。在測試過程中，應(yīng)確保采樣流量和標定流量一致，時刻注意采樣流量的變化。

3.4對電解測試儀進行氣體干擾試驗

為減少測試過程中SO2測量誤差，測試過程中對測試氣體中雜質(zhì)氣體要做好排除干擾，對NO2和CO等對測量結(jié)果造成影響的氣體要做好干擾補償，確保電解測試儀器的準確性，保證測量結(jié)果的可靠性。

4　結(jié)束語

在定位電解法測量煙氣中SO2干擾問題時，要對現(xiàn)場測試做好測試前準備，預防測試過程中其他因素對測試結(jié)果的影響；測試過程中要時刻注意采樣流量對測試結(jié)果造成的干擾，做好干擾補償，確保檢測數(shù)據(jù)的準確性和真實性。

［1］ 謝馨，柏松.定電位電解法測定煙氣中SO2的干擾問題及解決方法［J］.環(huán)境監(jiān)控與預警，2010，（5）：25-26.

Determination of Flue Gas SO2Interference Problems and Solutions of Constant Potential Electrolysis

Sun Qing

At present，relevant departments for SO2concentration are all made of electrolytic method to test.Positioning of electrolytic process is through the sensor makes the gas SO2oxidation reduction reaction，to produce to test the concentration of SO2diffusion current，and although this method is simple and universal but also are influenced by many factors.

positioning electrolysis；sulfur dioxide；countermeasures

X831

B

1003-6490（2016）05-0138-02

2016-05-01

孫慶（1986—），男，山東蒙陰人，助理工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。