固定污染源烟气组分的测定
烟气组分分为主要气体组分(N2、O2、CO2、水蒸气)和有害气体组分(CO、NOx、硫氧化物、H2S等)。
(1)采样
由于气态、蒸气态分子在烟道内分布均匀,采样不需要多点采样,烟道内任何一点的气样都具有代表性。采样时可取靠近烟道中心的一点作为采样点。
与大气相比,烟道气的温度高、湿度大、烟尘及有害气体浓度大并具有腐蚀性。烟气采样装置需设置烟尘过滤器(在采样管头部安装阻挡尘粒的滤料)、保温和加热装置(防止烟气中的水分在采样管中冷凝,使待测污染物溶于水中产生误差)、除湿器。为防止腐蚀,采样管多采用不锈钢制作。
(2)烟气主要气体组分的测定
烟气中的N2、O2、CO2、CO等主要组分可采用奥氏气体吸收仪或其它仪器进行测定。
①奥氏气体吸收法的基本原理
采用不同的气体吸收液对烟气中的不同组分进行吸收,根据吸收前后烟气体积的变化,计算待测组分的含量。如图6-41。
图6-41奥氏气体吸收仪
②气体吸收
a. 二氧化碳:二氧化碳是酸性气体,可被氢氧化钠和氢氧化钾溶液吸收。通过测量吸收前后气体体积的差值,可测定CO2的含量。但是H2S和SO2也能被碱性吸收剂吸收,应预先消除,以免干扰CO2的测定。
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2+2KOH=K2CO3+H2O
b. 氧气:焦性没食子酸(邻苯三酚)的碱性溶液可吸收氧气,生成六氧基联苯钾,据此测定气体中O2含量。首先焦性没食子酸在碱性溶液中生成焦性没食子酸钾。
C6H3(OH)3+3KOH=C6H3(OK)3+3H2O
焦性没食子酸钾与氧气发生反应,吸收氧气。其反应式如下:
c. 一氧化碳:一氧化碳采用氯化亚铜的氨性溶液吸收。
该吸收剂还能吸收O2、乙烯等气体,在吸收测定CO之前应先将O2除去。另外,吸收后的混合气中含有大量NH3,影响剩余气体体积测定,应让气体通过H2SO4溶液除去氨气,才能准确测定剩余气体体积。
当烟气中的CO2、O2、CO被吸收后,剩余的气体主要是N2。
(3)烟气中有害组分的测定
①采样方法
烟气中气态污染物的含量常常比较高,常用采样方法是化学采样法。其基本原理是通过采样管将样品抽到装有吸收液的吸收瓶或装有固体吸收剂吸收管、真空瓶、注射器或气袋中,样品溶液或气态样品经化学分析或仪器分析测定污染物含量。采样装置如图6-42。
②分析测定方法
烟气中有害组分主要有CO、NOx、硫氧化物、H2S、苯、挥发酚、氟化物、汞、HCl等。测定方法的选择根据有害组分的含量而定。当含量较高时,一般选用化学容量分析方法,例如:烟气中SO2的测定多选用碘量法,烟气中NOx的测定多选用中和滴定法;当含量较低时,可选用各种仪器分析方法,如分光光度法、电化学分析法、气相色谱法等。表6-11列出了《空气和废气监测方法》中推荐的有害组分的测定方法。
表6-11 烟气中有害组分的测定方法
(4)烟尘中有害组分的测定
采用适当的方法对滤尘装置阻留下来的烟尘进行预处理,将被测组分浸取出来,制成溶液,再根据不同组分的测定方法分别进行测定。
例如:烟气中的硫酸雾和铬酸雾的测定,将滤尘装置滤筒上的烟尘用水浸取后,采用偶氮胂Ⅲ容量法测硫酸雾,采用二苯碳酰二肼分光光度法测铬酸雾。烟尘用酸浸溶后,采用双硫腙分光光度法测铅,采用原子吸收分光光度法测铍。
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