二氧化硫測量技術的進展
一、引言
二氧化硫的測量可分為兩種：短期測定和連續測定。短期測定反映二氧化硫短時間的排放狀態，主要應用于環境監測部門；連續測定是對二氧化硫作長期、連續在線的監測，反映二氧化硫在某段期間的排放狀況，目前主要應用于國家施總量控制項目的重點污染源的排放監測[1]以及工業實是在線檢測過程中。
在短期測試中使用的儀器主要有采樣器、恒電位電解法二氧化硫測定儀、電導率法二氧化硫濃度測試儀、碘量法二氧化硫濃度測試儀。在長期測試使用的測量二氧化硫的儀器主要有：熱管采樣直接測試煙氣中二氧化硫濃度連續監測系統、稀釋采樣測定衡釋后氣體中二氧化硫濃度連續監測系統、直接將測試二氧化硫探頭插入被測介質中測試二氧化硫濃度連續監測系統。
從總體上講，國產二氧化硫測試儀器與世界發達國家的同類產品相比，無論在短期還是在長期連續測試技術方面，都有較大差距。但目前我國科技開發人員正投身于參數測試技術領域的新產品開發中，并且取得了一定的成就，非凡在連續監測系統的生產方面有了長足的進步，研制出具有性能好、獨創性、新奇性的監測產品。
二、二氧公硫短期測量技術
1.定電位電解法二氧化硫濃度測量儀
便攜式定電位電解法二氧化硫濃度測量儀是一種小型、輕便、便于攜帶的快速測試二氧化硫濃度的儀器。儀器核心部件是二氧化硫傳感器，當待測氣體介質進入傳感器氣室，通過滲透膜進入電解槽，使在電解液中被擴散吸收的二氧化硫在規定的氧化電位下進行定電位電解，根據電解電流求出二氧化硫濃度，當工作電極達到規定的電位時，被電解質吸收的二氧公硫發生氧化反應，產生電解電流，在一定范圍內其大小與二氧化硫濃度成正比。
由于定電位電解法二氧化硫測試儀具有小型、輕便、快捷等優點，在我國應用較多。但我國二氧化硫測試儀中傳感器還不過關（主要是精度、壽命、設計、工藝水平、外觀等）大部分需引進進口傳感器，所以二氧化硫傳感器的研制仍是科技開發人員的一個課題，該方法將成為二氧化硫濃度的標準分析方法。
2.電導率法二氧化硫濃度測試儀。
電導率法二氧化硫濃度測量儀的工作原理是利用溶液在溫度恒定時，有與其濃度相對應的電導率。當該種溶液吸收氣體或與氣體發生反應時，其電導率發生變化，測出電導率從而求出氣體濃度二氧化硫測試儀所用溶液為硫酸酸性雙氧水溶液或碘溶液，吸收氣體介質中的二氧化硫，二氧公硫被雙氧水或碘氧化成硫酸，然后由標準電極（鉑電板）和工作電極測出溶液增加的電導率從而求出二氧化硫濃度。
該種儀器的電極可長期使用，儀器出廠前，用二氧化硫標準氣體進行標定，但不能一標永逸，非凡是當吸收液的電導率與標定時吸收液的電導率相差較大時，必須重新標定，采樣管必須加熱。1997年后儀器在小型化、自動化、智能方面取得很大的進展，實現了自動加液、自動清洗電極和吸收瓶、自動采樣，具有顯示二氧化硫濃度測量結果和數據存儲的功能。該方法同樣將成為二氧化硫濃度的標準分析方法。
3.碘量法二氧化硫濃度測量儀
碘量法二氧化硫濃度測量儀是在采樣前把淀粉指示劑加入碘標準溶液中，采樣過程中生成SO3-2與碘發生反應，使溶液由藍色變成無色，達到反應終點。通過控制吸收液的溫度和控制氣體介質中二氧化硫與吸收液中碘的反應時間（3~6min）以及采樣氣體流量，防止碘揮發損失，保證準確的測量結果，這種方法也稱直接碘量法。另外采樣器是利用間接碘量法，利用溶液吸收二氧化硫，然后加淀粉指示劑，最后由碘標準溶液滴定至藍色終點。
測定結果表明，直接碘量法、間接碘量法、定電位電解法、電導率法之間不存在系統誤差。
三、二氧化硫連續監測技術
二氧化硫連續監測儀的測量原理有以下幾種：溶解電導率法、非分散紅外吸收法、紫外吸收法、紫外脈沖熒光法、火焰光度檢測法、定電位電解法。目前普遍應用的有非分散紅外吸收法、紫外脈沖熒光法和紫外吸收法。對被測量含有二氧化硫氣體介質的處理方法有三種：熱管抽氣采樣法、稀釋采樣法、在線法。第一種方法適用于非分散紅外吸收法，直接測量氣體介質中二氧化硫的濃度被測氣體介質被除塵，通過加熱保溫采樣管，加熱溫度高于120℃，防止水氣結露造成二氧化硫的損失，經多級除濕，進入檢測器進行測量；第二種方法是將純凈的空氣（不含粉塵、顆粒物SO2、CO2、NOx和水蒸氣）由空氣壓縮機送到探頭，與進入探頭的氣體介質按一定的比例進行衡釋混合，稀釋比例為10：1~300：1。稀釋后樣品的露點很低，即使是嚴冬氣體也不會結露，不需加熱保溫。在線法是將一束紅外或紫外光直接照射被測氣體介質，利用二氧化硫的特征吸收光譜進行測量。第一種方法日本采用，后兩種歐、美多采用，我國尚未見成型產品。
1.非分散紅外二氧化硫分析儀
利用二氧化硫在紅外區域（7300mn）四周的光吸收進行濃度測量，當一束恒定的7300mn的紅外光通過含有二氧化硫氣體的介質時，被二氧化硫吸收，光通量被衰減，測出衰減速光能量，即可求出二氧化硫的濃度。測量時應注重影響測量精度的干擾因素，應除去介質中二氧化碳氣體和水蒸氣。這種儀器的特點是直接測量二氧化硫的濃度，對樣品氣體加熱保溫、多級除塵、多級除濕，方法不會受排氣取樣流量的影響，但樣品氣體輸送距離不能太長，否則影響測量精度（一般不超過76m）。
2.紫外熒光二氧化硫分析儀
該方法測量二氧化硫的原理是當220nm四周的紫外光照射到二氧化硫氣體后，二氧化硫分子吸收紫外光的能量受激發從高能級返回基態時發出熒光，熒光強度的大小反映出二氧化硫的濃度。當220nm的紫外光強恒定時，通過測量熒光強度的大小即可求出被測氣體介質中二氧化硫的含量。這種方法可長距離輸送氣體介質，不用加熱保溫，易于維護治理，技術要害點是如何保證220nm的紫外光強恒定。另外，防止微塵堵塞以及衡釋比發生變化。這種產品在國內具有較高的開發價值。
3.非分散紅外和紫外跨煙道在線二氧化硫分析儀
此方法工作原理是由二氧化硫在7300nm四周的紅外光或280nm~320nm的紫外光吸收定量，其主要干擾是煙氣中對紅外或紫外光有吸收的氣體，防止光學探頭污染，其特點是非接觸測量，無須用標準氣體對儀器進行校正。
四、二氧化硫測量技術在實際應用中存在的主要問題
二氧化硫短期測試技術在我國工業和環境監測方面應用比較成功，但有些二氧化硫傳感器仍是采用國外產品，應盡快實現其國產化。另外，二氧化硫傳感器的壽命有待進一步提高。
二氧化硫連續實時在線監測儀目前主要是國外進口，我國研制這種產品剛剛起步，儀器所用方法原理主要是紫外熒法和紫外吸收法，即將測量探頭插入被測氣體介質中，直接測量介質中的二氧化硫的濃度。另外，還有定電位電解法，技術路線為被稀釋的介質氣體進入測試系統，系統為雙二氧化硫傳感器、雙泵、雙氣路。一氣路工作時，另一氣路清洗二氧化硫傳感器，提高二氧化硫傳感器的使用壽命及測量精度，以滿足長期連續實時在線測量的技術要求。上面研制仍在進行中，均未設入實際應用。國內的二氧化硫測量儀器與進口產品有較大的差距，主要是可靠性較差，測量精度不高，儀器穩定性能不佳。究其原因是研制中實驗室模擬實驗與工業實驗做得不嚴格，信號處理系統存在設計上不合理，草草進行產品鑒定，從而導致產品在市場上的競爭力不夠，在國內市場上站不住腳，很難打入國際市場。中國加入WTO后，我國的測試技術應與國際接軌，這就需要國內產品開發作者以科學的態度去開發優質價廉的產品，才能發展我國的測試技術。
二氧化硫連續測試系統在使用中存在的主要問題有儀器的安裝、儀器的選型、儀器的校準、儀器的性能、儀器的信下、數據的認可、規范化治理以及技術難度等。在儀器使用時，必須嚴格按要求去操作。儀器一般應安裝在煙囪1/3高度，要充分注重進口儀器在我國的應用情況；選取經過長期運行儀器正常、維護方便、故障率低、售后服務及時、儀器功能滿足要求、操作簡便、價格比較低的儀器；定期對儀器進行調校；儀器安裝完后，必須對儀器的性能進行現場考核，主要技術指標必須達到廠家提供的指標，零點漂移<±2F.S，量程漂移指標<±6F.S（一般為一周之內）。進入我國的環保儀器必須經國家環保總局的儀器質檢機構通過實測加以確認加強規范化治理，從環境保護行政治理部門、監督性監測儀器校準指標、方法、周期、數據確認、收費政策、儀器運行等建立一套規范化的治理制度，確保儀器正常運行，為工業和環保部門提供可靠的數據。
五、二氧化硫測量技術的發展
在工業生產和環境治理中，隨著自動化技術的發展，采集的數據越來越多，這應需要對現有的測試技術進行更新、創造和發展。目前世界各國都在研制開發各種智能傳感器和多功能傳感器以及連續監測系統，二氧化硫測試技術也應朝著這一方向發展，使新型智能二氧化硫傳感器及二氧化硫CEM系統具有如下功能：自補償功能、自校正功能、信息存儲與記憶功能、數字量輸出功能以及可以同時測量兩種以上不同物理量功能等。要解決這些問題，研制開發人員必須精通測量技術、半導體技術、計算機技術、信息處理技術、微電子技術、材料科學互相結合的綜合密集型技術以及相關的工藝知識。善于利用先進的技術和材料，如光纖技術、功能陶瓷、記憶合金、石英、單片機測控技術等。國外科學家正在按下列技術開發研究，利用新型材料研制基本傳感器，利用新的加工技術，如ASIC制造技術，采用新的測量方法。
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