HJ 1132—2020 固定污染源廢氣 氮氧化物的測定 便攜式紫外吸收法

作者:瑞明儀器 日期:2022-04-15 14:15:31 點擊數:

1 適用范圍 

本標準規定了測定固定污染源廢氣中氮氧化物的便攜式紫外吸收法。 

本標準適用于固定污染源廢氣中氮氧化物的測定。 

一氧化氮的方法檢出限為 1 mg/m3,測定下限為 4 mg/m3;

二氧化氮的方法檢出限為 2 mg/m3,測定下限為 8 mg/m3。

2 規范性引用文件 

本標準引用了下列文件或其中的條款。

凡是不注日期的引用文件,其有效版本適用于本 標準。

GB/T 16157 固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法 

HJ 75 固定污染源煙氣(SO2、NOX、顆粒物)排放連續監測技術規范 

HJ/T 373 固定污染源監測質量保證與質量控制技術規范 

HJ/T 397 固定源廢氣監測技術規范 

HJ 1045 固定污染源煙氣(二氧化硫和氮氧化物)便攜式紫外吸收法測量儀器技術要 求及檢測方法 

3 術語和定義 

下列術語和定義適用于本標準。

3.1 氮氧化物 nitrogen oxides 

指固定污染源廢氣中以一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)形式存在的氮的氧化物。 

3.2 校準量程 calibration span 

校準所用標準氣體的濃度值(進行多點校準時,為校準所用標準氣體的**濃度值), 校準量程(以下用C.S.表示)應小于或等于儀器的滿量程。 

3.3 示值誤差 error of indication

標準氣體直接導入分析儀的測量結果與標準氣體濃度值之間的絕對誤差或相對誤差。 

3.4 零點漂移 zero drift 

在測定前后,儀器對同一零點氣的測定結果的絕對誤差或絕對誤差與校準量程的百分 比。

3.5 量程漂移 span drift 

在測定前后,儀器對同一校準量程點標準氣體的測定結果的絕對誤差或絕對誤差與校準 量程的百分比。 

3.6 系統誤差 systematic error

標準氣體直接導入儀器主機進氣口(直接測定模式)得到的測定結果與標準氣體由采樣 管導入儀器(系統測定模式)得到的測定結果之間的絕對誤差或絕對誤差與校準量程的百分 比。

方法原理 

一氧化氮對紫外光區內 200 nm235 nm 特征波長光,二氧化氮對紫外光區內 220 nm~ 250 nm 或 350 nm500 nm 特征波長光具有選擇性吸收,根據朗伯比爾定律定量測定廢氣 中一氧化氮和二氧化氮的濃度。

干擾和消除 

5.1 廢氣中的顆粒物容易污染吸收池,應通過**過濾器除塵等方法消除或減少廢氣中顆 粒物對儀器的污染,過濾器濾料的材質應避免與氮氧化物發生物理吸附或化學反應。 

5.2 廢氣中的水蒸氣在采樣過程中遇冷產生冷凝水會吸收樣品中的二氧化氮,導致測試結 果偏低,應通過加熱采樣管和導氣管、冷卻裝置快速除濕或測定熱濕廢氣樣品等方法,消除 或減少廢氣中水汽冷凝等對儀器的污染和造成的氮氧化物吸附及溶解損失。 

試劑和材料 

6.1 一氧化氮、二氧化氮標準氣體:市售有證標準氣體,擴展不確定度≤2%;或用 6.2 中 的配氣裝置以氮氣稀釋***市售有證標準氣體獲得的適宜濃度氣體。

6.2 配氣裝置:市售稀釋配氣裝置,***大輸出流量不低于 5 L/min,所有的輸入、輸出流量 計流量***大允許誤差應滿足:當流量小于 50%的滿量程時,流量***大允許誤差不超過滿量程 的±0.5%;當流量不小于 50%的滿量程時,流量***大允許誤差不超過設定流量的±1.0%。 配氣裝置氣路系統材質應避免與氮氧化物發生物理吸附或化學反應。

6.3 零點氣:不干擾測定的純度≥99.99%的氮氣或空氣。 

7 儀器和設備

7.1 紫外吸收法氮氧化物測定儀 

7.1.1 組成 紫外吸收法氮氧化物測定儀(簡稱:儀器)組成:分析儀(含光源、檢測器、吸收池、控制單元等)、氣體流量計、抽氣泵、采樣管、導氣管、除濕除塵裝置、打印機等。 采用熱濕法測定廢氣樣品的儀器應配置測定廢氣中水分含量的檢測器,無需配置除濕裝 置,但應當同步測定廢氣中水分含量。 :熱濕法是指廢氣不經過冷凝除水而是直接測定高溫濕態廢氣濃度的方法。

7.1.2 性能要求 

a) 示值誤差:校準量程>100 μmol/mol 時,相對誤差不超過±3%;校準量程≤ 100 μmol/mol 時,絕對誤差不超過±3.0 μmol/mol;

b) 系統誤差:校準量程>60 μmol/mol 時,相對誤差不超過±5%;校準量程≤ 60 μmol/mol 時,絕對誤差不超過±3.0 μmol/mol;

c) 零點漂移:校準量程>100 μmol/mol 時,相對誤差不超過±3%;校準量程≤ 100 μmol/mol 時,絕對誤差不超過±3.0 μmol/mol;

d) 量程漂移:校準量程>100 μmol/mol 時,相對誤差不超過±3%;校準量程≤ 100 μmol/mol 時,絕對誤差不超過±3.0 μmol/mol; 

e) 具有采樣流量顯示功能;

f) 采樣管加熱及保溫溫度:120℃~160℃內可設、可調; 

g) 其他性能應符合 HJ 1045 的要求。 

7.2 標準氣體鋼瓶:配備可調式減壓閥、流量控制器及導氣管。減壓閥、流量控制器及導 氣管材料應避免與氮氧化物發生物理吸附或化學反應。 

7.3 集氣袋:用于氣袋法校準儀器,內襯材料應選用聚氟乙烯膜、聚全氟乙丙烯膜等不影 響被測組分或對被測組分影響小的惰性材料。 8 樣品

按 GB/T 16157、HJ/T 397、HJ/T 373、HJ 75 及有關規定,確定采樣位置、采樣點及頻 次,采集一氧化氮、二氧化氮樣品進行分析。 

分析步驟 

9.1 儀器的氣密性檢查 按儀器使用說明書,連接分析儀、采樣管、導氣管等,開啟儀器電源,經儀器預熱穩定 后,按 HJ 1045 檢查氣密性,若檢查不合格,應查漏和維護,直至檢查合格。 

9.2 儀器校準 將零點氣和一氧化氮標準氣體依次導入儀器,按照儀器說明書校準儀器零點和校準量 程。通入零點氣和標準氣體的方法如下: 

a) 氣袋法:用標準氣體將潔凈的集氣袋充滿后排空,反復三次,再充滿后在 3 h 內使 用。通入的標準氣體的濃度應不超過 50 μmol/mol。按儀器使用說明書中規定的校 準步驟進行校準。如本次測定需要測定零點漂移、量程漂移,記錄零點、校準量程點儀器示數。

b) 鋼瓶法:將配有流量控制器及導氣管的標準氣體鋼瓶與采樣管連接,打開鋼瓶氣閥 門,調節流量控制器,以儀器規定的流量,將標準氣體通入儀器的進氣口。注意各 連接處不得漏氣。對于分析儀內置抽氣泵的,應適當增大鋼瓶氣供氣流量,并采用 旁路泄壓方式,保證氣路內沒有負壓且分析儀進氣量不會過大。按儀器使用說明書 中規定的校準步驟進行校準。如本次測定需要測定零點漂移、量程漂移,記錄零點、 校準量程點儀器示數。 

9.3 樣品測定 

把采樣管插入采樣點位,以儀器規定的采樣流量連續自動采樣,待儀器讀數穩定后即可 記錄讀數,每分鐘保存一個均值,連續取樣 5 min15 min 測定數據的平均值可作為一個樣 品測定值。測定過程中如發現二氧化氮濃度超過本方法測定下限,應中止測定,按照 9.2 要 求用二氧化氮標準氣體校準儀器后,重新進行測定。 

9.4 質量檢查和關機 

測定結束后,按照如下步驟進行: 

a) 將采樣管置于零點氣中,待儀器示值穩定;

b) 如需開展零點漂移檢查則記錄此時的儀器示值,并計算零點漂移,***則直接進入下 一步(監測單位根據本標準 12.3 要求安排,定期開展零點漂移檢查); 

c) 分別從儀器進氣口和采樣管通入標準氣體,待儀器示數穩定后,計算示值誤差和系 統誤差;或直接從采樣管通入標準氣體進行全系統示值誤差檢查; 

d) 如需開展量程漂移檢查,從采樣管分別通入濃度為校準量程的標準氣體,待示數穩 定后記錄儀器示值,計算量程漂移,***則直接進入下一步(監測單位根據本標準 12.3 要求安排,定期開展量程漂移檢查);

e) 若 b)、c)、d)的結果滿足 7.1.2 要求,測試結果有效,***則測試結果無效;

f) 將采樣管置于零點氣中,待儀器示數穩定后,關閉儀器和預處理器電源,斷開儀器 各部分連接,整理好儀器裝箱,測試結束。 

10 結果計算與表示 

10.1 結果計算 氮氧化物濃度以二氧化氮計,按下式計算標準狀態(273 K,101.325 kPa)下廢氣中的 氮氧化物質量濃度: 

a)測試得到干基濃度的,由一氧化氮和二氧化氮的體積濃度轉換為氮氧化物的質量濃 度,

按式(1)計算:

2.05 ?NO ?NO .............................................1) 

式中: ——標準狀態下干基廢氣中氮氧化物的質量濃度,mg/m3;

2.05——氮氧化物體積分數換算為標準狀態下煙氣中質量濃度(以 NO2計)的系 數,g/L;

?NO ——干基廢氣中一氧化氮的體積濃度,μmol/mol;

?NO ——干基廢氣中二氧化氮的體積濃度,μmol/mol。

b)測試得到干基濃度的,由一氧化氮和二氧化氮的質量濃度轉換為氮氧化物的質量濃 度按式(2)計算:

1.53 ?NO ?NO .............................................2) 

式中:

——標準狀態下干基廢氣中氮氧化物的質量濃度,mg/m3; 

1.53——NO 與 NO2質量濃度換算系數,無量綱; 

NO ——干基廢氣中一氧化氮的質量濃度,mg/m3; ?NO ——干基廢氣中二氧化氮的質量濃度,mg/m3。

c)測試得到濕基濃度的,由一氧化氮和二氧化氮的體積濃度轉換為氮氧化物的質量濃 度按式

3)計算: 

2.05 1 s NO NO X w ? ? ? ? ....................

3) 式中:

——標準狀態下干基廢氣中氮氧化物的質量濃度,mg/m3; 

2.05——氮氧化物體積分數換算為標準狀態下煙氣中質量濃度(以 NO2計)的系 數,g/L; NO ——濕基廢氣中一氧化氮的體積濃度,μmol/mol; ?NO ——濕基廢氣中二氧化氮的體積濃度,μmol/mol; Xs——廢氣中水分含量,%。 d)測試得到濕基濃度的,由一氧化氮和二氧化氮的質量濃度轉換為氮氧化物的質量濃 度按式(4)計算: 

(1.53 NO NO Xsw ? ? ? ? ? ? .....................4) 

式中: ——標準狀態下干基廢氣中氮氧化物的質量濃度,mg/m3; 

1.53——NO 與 NO2質量濃度換算系數,無量綱; 

NO ——濕基廢氣中一氧化氮的質量濃度,mg/m3;

NO ——濕基廢氣中二氧化氮的質量濃度,mg/m3; 

Xs——廢氣中水分含量,%。 

:干基廢氣是指廢氣經過加熱冷凝除水后的廢氣,濕基廢氣是指廢氣不經過冷凝除水在高溫下直接 測量的廢氣。

10.2 結果表示 氮氧化物濃度以二氧化氮計,計算結果保留至整數位,濃度≥1.00×10mg/m3時,保留 三位有效數字。二氧化氮測定結果小于測定下限的,

10.1 中相應的體積濃度、質量濃度都按 零計。

11 精密度和準確度 

11.1 精密度 六家實驗室分別對濃度為 14 mg/m3、65 mg/m3、134 mg/m3的一氧化氮標準氣體進行了 次重復測定:實驗室內相對標準偏差分別為 0.8%3.2%、0.3%1.1%和 0.5%1.8%;實 驗室間相對標準偏差分別為 4.3%、1.7%和 3.1%;重復性限為 0 mg/m3、0 mg/m3和 2 mg/m3; 再現性限為 2 mg/m3、3 mg/m3和 12 mg/m3。 六家實驗室分別對濃度為 23 mg/m3、105 mg/m3、200 mg/m3的二氧化氮標準氣體進行 了 次重復測定:實驗室內相對標準偏差分別為 1.3%4.3%、0.3%1.1%和 0.2%2.9%; 實驗室間相對標準偏差分別為 6.8%、2.0%和 5.6%;重復性限為 1 mg/m3、1 mg/m3和 5 mg/m3; 再現性限為 4 mg/m3、6 mg/m3和 31 mg/m3。 六家實驗室對某燒結機排放口、某電廠排放口、某化工企業煙氣中的氮氧化物濃度進行 了同步測定,其中,燒結機排放口煙氣中一氧化氮濃度為 4 mg/m313 mg/m3,平均值為 8 mg/m3,二氧化氮濃度未檢出;電廠鍋爐排放口煙氣中一氧化氮濃度為 13 mg/m3~ 22 mg/m3,平均值為 18 mg/m3,二氧化氮濃度未檢出;化工企業煙氣中一氧化氮濃度為 205 mg/m3233 mg/m3,平均值為 222 mg/m3,二氧化氮濃度為 44 mg/m374 mg/m3,平均 值為 62 mg/m3。測試一氧化氮實驗室內相對標準偏差分別為:3.9%25.0%,26.4%41.7% 和 28.7%36.7%;實驗室間相對標準偏差分別為 39.7%,16.7%和 4.6%;重復性限為 1 mg/m3, 2 mg/m和 15 mg/m3;再現性限為 9 mg/m3,9 mg/m和 32 mg/m3。測試二氧化氮實驗室內 相對標準偏差為 15.8%22.4%;實驗室間相對標準偏差為 15.9%;重復性限為 7 mg/m3;再 現性限為 29 mg/m3(燒結機、電廠鍋爐排口未檢出)。

11.2 準確度 六家實驗室分別對濃度為 14 mg/m3、65 mg/m3、134 mg/m3的一氧化氮標準氣體進行測 定:相對誤差分別為-5.7%4.7%、-1.2%3.7%-7.2%-1.5%;相對誤差***終值分別為 -0.2%±8.6%、0.7%±3.5%、-1.2%±6.1%。 六家實驗室分別對濃度為 23 mg/m3、105 mg/m3、200 mg/m3的二氧化氮標準氣體進行 測定:相對誤差分別為-11.8%6.4%、-4.5%0.0%-8.9%5.6%;相對誤差***終值分別為 -1.1%±13.4%、-1.9%±3.9%、-1.8%±11.0%。

 12 質量保證和質量控制 

12.1 樣品測定后按 9.4 測定零點氣和一氧化氮標準氣體,計算測定的示值誤差,并檢查儀 器的系統誤差,應滿足 7.1.2 a)和 b)的要求。也可采取包括采樣管、導氣管、除濕裝置等 全系統示值誤差的檢查,其評價執行 7.1.2 a)的要求。當二氧化氮測定結果超過本方法測定 下限時,也應對其進行示值誤差、系統偏差檢查或全系統示值誤差檢查。 

12.2 樣品測定結果應處于儀器校準量程的 20%100%之間,***則應重新選擇校準量程; 如測定結果小于測定下限,則不受本條限制。 12.3 儀器使用期間,每個月至少進行一次零點漂移、量程漂移檢查,如儀器長期未使用(超 過 個月),在下一次使用時應當進行一次零點漂移、量程漂移檢查。檢查結果應符合 7.1.2 c)和 d)的要求。 

12.4 當測定結果不滿足 12.1、12.2、12.3 任意一條的要求時,測試結果無效,應當重新選 擇校準量程、維護修復儀器后重新測試。 

13 注意事項 

13.1 儀器應在其規定的環境溫度、環境濕度等條件下工作。

13.2 測定前應確保采樣管和導氣管暢通,并清潔顆粒物過濾裝置,必要時更換濾料。 

13.3 測定前應檢查采樣管加熱系統是***正常工作,采樣管是***加熱到預設溫度,儀器必須 充分地預熱。

13.4 如有除濕冷卻裝置,測定前應確保正常運行,測定全過程應注意觀察冷凝水,及時排 出,防止影響測定結果。

13.5 當監測點位負壓過大時,容易導致儀器無法正常采集煙氣,影響測試結果準確性。應 選擇抗負壓能力大于煙道負壓的儀器或將負壓煙道氣引出到平衡裝置內等手段消除影響,然 后進行測定。測定過程中做好隨時監控。



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