定电位电解法测定固定污染源废气的二氧化硫

摘要：二氧化硫是我国环境空气质量标准中六项主要污染物之一。我国部分地区因二氧化硫排放集中导致酸雨多发，对本就脆弱的生态环境造成了很大伤害，因此须强化二氧化硫的监控。定电位电解法是比较成熟的便携式二氧化硫测量方法，但在实践中仍存在许多问题，本文介绍了恒电位电解测量二氧化硫的测量方法，同时讨论了恒电位电解测量仪的维护问题。

关键词：固定污染源;测定方法;二氧化硫;电位电解法

中图分类号：X830.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）12-0-02

Abstract：Sulfur dioxide is one of the six major pollutants in Chinas environmental air quality standards. Due to the concentration of sulfur dioxide emissions in northern China， acid rain occurs frequently， which has caused great harm to the fragile ecological environment. Therefore， it is necessary to strengthen the monitoring of sulfur dioxide. “Constant potential electrolysis method” is a relatively mature portable measurement method for sulfur dioxide， but there are still many problems in practice.

Key words：Fixed pollution source;Determination method;Sulfur dioxide;Potential electrolysis method

二氧化硫对环境的破坏很大，现阶段，造成酸雨污染的主要因素是人类工业生产过程中排放的二氧化硫和氮氧化物在大气当中同水分相结合。因此，要想有效减少酸雨的产生，必须在大范围内控制住人类工业生产过程中对二氧化硫的排放。加大检测力度，特别是对工业生产废气中的二氧化硫排放量和二氧化硫的浓度进行检测。目前，在实践中检测二氧化硫浓度的方法主要包括：盐酸副玫瑰苯胺分光光度法、碘量法、定电位电解法以及中和滴定法。上述各种方法各有优缺，适用于不同的环境和要求。其中，技术相对成熟且便利的方法主要是“定电位电解法”。但其在实际应用的过程中也存在着一些的问题。有鉴于此，文章深度分析了“定电位电解法”的方法和原理，并对存在的问题和解决方法加以论述。

1 定电位电解法测量二氧化硫相关方法

现在通常采用碘量法、中和滴定法，通过氨基苯胺盐酸分光光度法测定烟气中二氧化硫浓度。该方法采用碘量法和中和滴定法确定，操作简便，易于掌握，基本可以满足测量精度要求;盐酸副玫瑰苯胺分光光度法，可测量到低浓度的二氧化硫。而定电位电解法主要应用于室内空气、烟囱排烟等的监测，仪器便携，测量范围广，使用和维护非常方便。上述几种方法，中和滴定法和分光光度法会受到废气中其他共存物质的干扰，而且吸收效率、试剂质量、取样测量和分析操作等因素也会影响测试精度。定电位电解法是现在比较先进的测量方法，对二氧化硫在废气中的共存物质具有很强的抗干扰能力，特别是现场采样分析中，具有良好的准确性，分析速度快，携带方便。

2 定电位电解法测量二氧化硫的原理

应用定电位电解法进行二氧化硫气体浓度的检测，主要应用以下原理：

首先，待检测氣体经过除尘、去湿处理后，经抽气泵进入传感器室;其次，通过传感器室后，待检测气体在电解槽中通过电解液进行电位电解;最后，通过计算消耗的电流，就可以计算出待检测气体中二氧化硫的具体浓度。

检测仪器的内部装有一个塑料制作的池体，里面装有电极。电极之间充满电解液。利用四氟乙烯制作的多孔隔膜在池体顶部位置封装有前置放大器，通过传感器与电极相连。一旦施加一定的电压在电极之间，则传感器进入工作状态。此时，被抽取的待检测气体与电极发生氧化或还原反应，最终当电极平衡时，变化值与气体浓度成正比。

3 一氧化碳等干扰气的解决方案

排放的废气当中并不只有二氧化硫，还有其他如一氧化碳、氢氟酸、硫化二氢、阿莫尼亚等。由于定电位电解法主要依赖二氧化硫传感器。为了防止污染电解液，在电解电位传感器中一般会设置渗透膜。一些大于二氧化硫分子直径的气体分子会被阻拦在渗透膜之外。但是，还有一些同二氧化硫分子直径差不多的气体分子，会随二氧化硫一起穿过渗透膜。这些气体共同存在于废气当中，当进行二氧化硫检测时，这些气体极易影响最终的检测结果。因此，这部分气体被称之为“干扰气”。这些气体不仅会影响检测数值，而且会造成传感器的永久性损伤。因此，在采用定电位电解法时，一定要尽力避免干扰气所带来的影响和破坏。为此，应在仪器中装上对应的传感器，以此实现干扰补偿，减少因干扰气带来的测量误差。并且，新购置的机器一定要进行一氧化碳、氢氟酸，硫化二氢，阿莫尼亚等气体测试，确定其影响范围，保证其影响率在3%以内。

4 定电位电解法测定设备的维护

定电位电解法测定设备是以水溶液当作电解质，在电解质被蒸发或者被污染的情况下使用往往会使传感器的信号强度下降，减少使用的寿命。而空气中存在的被测物质进入传感器里，会使设备有效成分减少，即使没有实际测量，使用寿命也会缩短，所以正确的使用和维护非常重要。

仪器启动时，要使用清洁的空气清洁传感器，使用后立即关闭，仪器应保持清洁空气运行5～10min，仪表显示气体值低于10个单位，保持仪器内部处于新鲜空气的环境，才可以关闭。因为传感器长时间暴露在烟气中会极大影响使用寿命，只有短时间与被测对象接触，长期处于新鲜的空气中才可维护其正常使用寿命。

对于装有粉尘过滤装置的仪器，要及时更换滤芯，有效避免传感器因灰尘的进入而造成污染。同时，便携式仪器由于采取电池的方式提供能源，因此，无论是否使用，都需要经常性的充电，频率保持2-3周/次。目的是为了保障便携式仪器的电池电量时刻不低于30%。

由于检测气体一般是抽取烟道中的气体，因此，仪器气泵流量的大小，直接影响到最终测量的数值。一般来说，如果泵抽力小，则最终测量数值偏低;如果泵抽力大，则最终测量数值偏高。因此，为了避免最终的测量数值同实际数值偏差过多，在实际测量时，要依据烟道的负压大小，选择合适的仪器流量，以确保最终测量数值同实际数值偏差在允许的阈值范围内。

一些测量仪器的生产商在仪器出厂时，除了抽气泵之外，还会安装一个内置的清洗泵。目的是在连续使用后，可以关闭检测仪器的抽气泵。此时，仪器内置的清洗泵开启，自动抽取清洁空气进行内部清洗。这种设置有效延长了检测仪器的使用寿命，确保了检测仪器的精度，是值得鼓励和推广的设置。

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收稿日期：2019-08-02

作者简介：胡若曦（1988-），男，汉族，本科学历，研究方向为大气污染防治。