[發明專利]一種亞硝酸和硝酸濃度在線測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201710079043.7
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN107064029B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 王煒罡;彭超;葛茂發;陳炎
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N1/28
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

技術領域

本發明涉及大氣環境檢測及實驗科學研究領域，具體為一種亞硝酸和硝酸濃度實時在線測量系統及測量方法。

背景技術

亞硝酸(HONO)是大氣中一種痕量的含氮物質，也是一種較為典型的二次污染物，其濃度可作為直接反映城市大氣污染程度的指標。硝酸(HNO₃)是氮氧化物在大氣中的重要氧化產物，其可以通過自由基反應生成，同時也可以由五氧化二氮水解產生，在影響大氣氮循環的同時通過干濕沉降影響全球環境。隨著城市灰霾事件頻發，對氣態亞硝酸和硝酸的研究也日益成為一個熱點問題，但是由于在大氣中濃度低，反應活性大等原因，對兩者的高精度測量非常困難。

目前對于亞硝酸(HONO)較為成熟的檢測方法主要有擴散管技術，化學發光法，基于二硝基苯肼(DNPH)衍生-高效液相色譜(HPLC)法，質譜(Mass spectrometry)法、光譜方法(包括UV-PF/LIF、傅立葉紅外光譜(FTIR))等；對于硝酸(HNO₃)則主要使用濕式吸收法將氣態硝酸轉化為硝酸根離子，進而采用UV光譜法/光度法、離子色譜法(Ion Chromatography,IC)等進行硝酸根離子的測定，從而對應氣態硝酸的濃度。但以上方法大多面臨著一些局限性，一方面是干擾氣體多，導致測量的HONO濃度值可能不準確；另一方面就是檢測限高，對于白天低濃度的HONO測量達不到要求。

因此開發出一種高選擇性高精度測量方法對于實時檢測大氣中HONO及HNO₃濃度，估算大氣氧化潛勢，乃至深入了解和解決我國大氣污染問題具有潛在的作用和意義。

發明內容

為了克服現有檢測技術的缺陷與不足，本發明基于濕式吸收、化學轉化及光學吸收的方法，開發了一種亞硝酸和硝酸濃度實時在線測量系統及測量方法。該系統可以實現對大氣中氣態亞硝酸(HONO)和硝酸(HNO₃)的同時測量，具有線性好，檢測限低，重現性好等特點，同時可以通過平行通道消除其他氣相物質的干擾，可信度高。此外，通過置換不同的進樣系統，也能對液相中的亞硝酸鹽及硝酸鹽濃度進行在線同步測量，具有上述氣態物質檢測同樣的效果。該系統既可以用于大氣環境監測，也可用于實驗科學研究等方面。所述測量方法是采用所述裝置。

本發明目的是通過如下技術方案實現的：

一種亞硝酸和硝酸濃度實時在線測量系統，所述系統包括依次相連的外置進樣單元、液相化學轉化單元和光學吸收檢測單元；外置進樣單元用于含氮化合物進樣；液相化學轉化單元用于將來自外置進樣單元的含氮化合物吸收轉化為亞硝酸鹽；光學吸收檢測單元用于將來自液相化學轉化單元的亞硝酸鹽轉化為具有紫外-可見的吸收性物質，并進行光學檢測；

所述液相化學轉化單元包括第一液相化學轉化單元和第二液相化學轉化單元；

所述光學吸收檢測單元包括第一光學吸收檢測單元和第二光學吸收檢測單元；

所述外置進樣單元中，待檢測的亞硝酸和硝酸與所述外置進樣單元的進口端連通，外置進樣單元包括兩個出口端，記為第一出口端和第二出口端，分別與第一液相化學轉化單元和第二液相化學轉化單元連接；

第一液相化學轉化單元的后端與第一光學吸收檢測單元連接，第二液相化學轉化單元的后端與第二光學吸收檢測單元連接；第二光學吸收檢測單元只能獲得雜質轉化生成的亞硝酸鹽和硝酸鹽的濃度，并作為背景扣除項；第一光學吸收檢測單元可以獲得體系中以及雜質轉化生成的亞硝酸鹽和硝酸鹽的濃度，通過扣除第二光學吸收檢測單元的背景扣除項，即獲得體系中亞硝酸鹽和硝酸鹽的濃度。

根據本發明，所述的外置進樣單元包括氣相進樣單元和液相進樣單元。

根據本發明，所述的氣相進樣單元包括氣體吸收裝置，所述氣體吸收裝置包括第一氣溶膠過濾裝置，第一吸收管、第二吸收管、第一儲液罐A和兩個二通閥；所述第一氣溶膠過濾裝置與第一吸收管相連，所述第一吸收管與第二吸收管相連；所述第一儲液罐A的第一出液口與第一吸收管相連；所述第一儲液罐A的第二出液口與第二吸收管相連；所述第一吸收管通過第一二通閥與第一出口端連接，所述第二吸收管通過第二二通閥與第二出口端連接。

根據本發明，所述的氣相進樣單元還包括抽氣裝置，所述抽氣裝置包括抽氣泵，氣體流量控制器，第二氣溶膠過濾裝置和安全瓶；所述抽氣泵與氣體流量控制器相連，所述氣體流量控制器與第二氣溶膠過濾裝置相連，所述第二氣溶膠過濾裝置與安全瓶相連；所述安全瓶與氣體吸收裝置中的第二吸收管相連。