二氧化硫测定方法介绍--定电位电解法测定二氧化硫
一、原理
定电位电解传感器主要由电解槽、电解液和电极组成,传感器的个电极分别称为敏感电极(sensing electrode)、参比电极(reference electrode)、对电极(counter electode),简称S.R.C。
传感器的工作过程为:被测气体出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提供恒定的电化学电位。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二氧化硫发生如下的氧化反应:
与此同时产生对应的极限扩散电流i,在一定范围内其大小与二氧化硫浓度成正比,即:
在一定工作条件下,电子转移数Z、法拉第常数F、气体扩散面积S、扩散常数D和扩散层厚度δ均为常数。因此,电化学反应中流向工作电极的极限扩散电流i与被测的二氧化硫浓度C成正比。
被测气体中化学活化性强的物质对定电位电解传感器的定量测定有扰,干扰情况参考表1。
被测气体中的尘和水分容易在渗透膜表面凝结,影响其透气性。在使用本方法时应对被测气体中的尘和水分进行预处理。
测定范围:15～11440mg/m3。
二、仪器
①定电位电解法二氧化硫测试仪。
仪器技术指标:
测量量程上限:2860mg/m3;5720mg/m3;11440mg/m3。
测量分辨下限:2.86mg/m3。
稳定度(3h):零点漂移≤±0.2%F.S.;量程漂移≤±2%F.S.。
示值误差:≤±3%(0%～20%满量程范围内);≤士4%(20%～60%满量程范内);≤±5%(60%～100%满量程范围内)。
重复性:≤±2%;响应时间:≤60s;回复时间:≤60s;负载误差:≤5%。
②带加热和除湿装置的采样管。
③不同浓度二氧化硫标准气体或二氧化硫配气系统。
三、试剂
二氧化硫标准气体,浓度为仪器量程的50%左右。
四、采样
1、采样前的准备
1)仪器标定:
①检查并清洁采样预处理器的烟尘过滤器、气水分离器及输气管路。
②按使用说明书连接采样预处理器与定电位电解法二氧化硫测试仪的气路和电路,确认无误后,按规定顺序接通电源。
③用二氧化硫标准气将气袋清洗三次,然后将标准气注入气袋备用。
④将流量计与二氧化硫测试仪连接(带有流量动控制的仪器可不接流量计)在环境空气中启动仪器,调节流量计流量,使其达到仪器说明书规定流量当仪器完成倒计时自检校准零点后,操作仪器进入标定状态。
⑤将装有标准气的气袋与流量计进气口连接,执行仪器标定操作。标定操作结束后,取下气袋,使仪器抽入空气,清洗传感器。当仪器显示值达到20mg/m3以下时,关闭仪器。
2)仪器的校准:
①④与1)仪器标定①④相同。
⑤将装有标准气的气袋与流量计进口气连接,执行仪器测试操作,同时开始用秒表计时当仪器读数达到标准气浓度的90%时(即t90)读取秒表时间。当仪器示值稳定后,读取并记录测试值,取下气袋,使仪器抽入空气,清洗传感器。计算示值误差和重复性误差。
⑥将阻力调节阀、U型压力计与二氧化硫测试仪连接,U型压力计的一端与大气相通仪器开机进入测试功能后,调节阻力调节阀至U型压力计水柱压差为10kPa条件下,通入上述标准气,待仪器示值稳定后,读取并记录测试值,计算负载误差。当仪器显示值达到20mg/m3以下时,关闭仪器。
2、连续自动采样
连接采样管与仪器进气孔,以仪器规定采样流量连续自动采样。
五、步骤
①按使用说明书连接采样预处理器与定电位电解法二氧化硫测试仪的气路和电路,确认无误后,按规定顺序接通电源。
②在环境空气中开机自检校准零点,当仪器进入测试功能后,将采样枪放进采样孔并用棉布塞紧使之不漏气(有条件时应监测并调节仪器抽气流量,使其与标定流量一致)。
③当仪器测试显示浓度值变化趋于稳定后,记录(打印)测试数据。
④读数完毕将采样枪取出,置于环境空气中,清洗传感器至仪器读数在20mg/m3以下时,将采样管放进采样孔进行第二次测试。
⑤重复②④步骤,直至测试完毕。
⑥关闭仪器,切断电源。
六、计算
①示值误差:
式中:Ca平均值——测量标准气体浓度平均值;
Cs——标准气体浓度值;
i——第i浓度的标准气体。
②重复性误差:
式中:Ci——第i次测量标准气体浓度值;
n——重复测量次。
③负载误差:
式中:C1平均值——施加阻力时测量标准气体浓度平均值;
Cn平均值——空载时测量标准气体浓度平均值。
④仪器对二氧化硫测试的结果,应以质量浓度表示。如果仪器显示二氧化硫值以ppm表示浓度时,应按下式换算为标准状态下的质量浓度:
二氧化硫(SO2,mg/m3)=2.86×ppm
七、说明
①在校准过程中,若t90大于60s时,应检查仪器气路是否漏气或传感器灵敏度是否降低,若传感器灵敏度降低,应考虑更换仪器传感器。
②在测试过程中,仪器应该一次开机直至测试完毕,中途不能关机重新启动,以免仪器零点变化,影响测试准确性。
③在测试过程中,仪器采样流量应与标定校准流量一致,采样流量的变化将影响测试准确性。
④对烟道二氧化硫的测试,应选择抗负压能力大于烟道负压的仪器,否则会使仪器采样流量减小,测试浓度值将低于烟道二氧化硫实际浓度值。
⑤进入传感器的烟气温度不得大于40℃。
⑥NO2的影响是负值,影响率在-5%以下。
⑦H2S的影响是正值,影响率一般在60%左右;垃圾焚烧炉排气中含有H2S,测定前应除去硫化氢或同时测定硫化氢的浓度,按仪器说明书的规定扣除硫化氢对测定二氧化硫浓度值的影响。
