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一种基于紫外差分原理的恶臭气体监测仪及其性能评价

杨振琪 高晓晶 廖小卿 张国城 商宇扬 周成

【引用本文】 杨振琪,高晓晶,廖小卿,等. 一种基于紫外差分原理的恶臭气体监测仪及其性能评价[J]. 计量科学与技术,2021, 65(3):53-57 doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.11
引用本文: 【引用本文】 杨振琪,高晓晶,廖小卿,等. 一种基于紫外差分原理的恶臭气体监测仪及其性能评价[J]. 计量科学与技术,2021, 65(3):53-57 doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.11
YANG Zhenqi, GAO Xiaojing, LIAO Xiaoqing, ZHANG Guocheng, SHANG Yuyang, ZHOU Cheng. Performance Evaluation of a Malodorous Gas Online-monitoring Instrument Based on the Technique of Ultraviolet Difference Spectroscopic[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(3): 53-57. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.11
Citation: YANG Zhenqi, GAO Xiaojing, LIAO Xiaoqing, ZHANG Guocheng, SHANG Yuyang, ZHOU Cheng. Performance Evaluation of a Malodorous Gas Online-monitoring Instrument Based on the Technique of Ultraviolet Difference Spectroscopic[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(3): 53-57. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.11

一种基于紫外差分原理的恶臭气体监测仪及其性能评价

doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.11
基金项目: 国家重点研发计划(2017YFC0209702);北京市科委“首都蓝天行动培育”项目(Z181100005418010、Z181100005418013);首都科技条件平台与科技创新资助项目(Z201100009319003)
详细信息
    作者简介:

    杨振琪(1987-),北京市计量检测科学研究院室主任、高级工程师,研究方向:气体传感器、大气环境气体监测,邮箱:yangzq@bjjl.cn

    通讯作者:

    高晓晶(1982-),中国环境保护产业协会高级工程师,研究方向:环境保护产业,邮箱:2588876@qq.com

Performance Evaluation of a Malodorous Gas Online-monitoring Instrument Based on the Technique of Ultraviolet Difference Spectroscopic

  • 摘要: 恶臭异味问题已成为环保督察的重点内容,为了实现各地区的网格化管理,恶臭的监测由人工嗅辨逐步向仪器在线监测发展,但由于恶臭气体组分复杂,气体间存在交叉干扰等问题,一直制约着恶臭气体在线监测的发展。本文介绍了一种基于紫外差分原理的恶臭气体监测技术,并验证了其计量性能,发现该仪器测量准确度高、受气体交叉干扰影响小,在一定温度范围内受温度变化的影响小,且价格适中,在未来恶臭气体大数据监测中有重要的应用前景。
  • 图  1  八种恶臭气体的特征吸收光谱

    Figure  1.  Characteristic absorption spectra of eight malodorous gases

    表  1  恶臭在线监测技术原理比较

    Table  1.   Comparison between different techniques of odor online-monitoring

    技术原理电化学电子鼻在线气相色谱紫外差分
    技术特点多个传感器阵列半导体传感器选择性强,灵敏度高多组分同时分析
    测量组分8种标准恶臭气体,可拓展无特定气体8种标准恶臭气体,可拓展8种标准恶臭气体,可拓展
    抗干扰性交叉干扰严重选择性差色谱分离,无交叉干扰通过算法可减少干扰
    使用寿命大约1年大约半年大约5~10年大约5~10年
    精度精度低、漂移大精度低、漂移大精度高、漂移小精度高、漂移小
    价格较低很高适中
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    表  2  评价仪器使用的气体标准物质

    Table  2.   Certified gas reference materials for evaluating instruments

    序号标物号气体名称标准值(μmol/mol)不确定度(k=2)
    1GBW06324氮中硫化氢气体标准物质50.2Urel=1.5%
    2GBW08179氮中氨气体标准物质80.6Urel=2%
    3GBW(E)060832氮中甲硫醚气体标准物质50.0Urel=2%
    4GBW(E)060830氮中甲硫醇气体标准物质50.1Urel=2%
    5GBW(E)060829氮中二硫化碳气体标准物质10.0Urel=3%
    6GBW(E)082653氮气中苯乙烯气体标准物质10.1Urel=2%
    7BW(BG)083039氮中二甲二硫醚气体标准物质50.0Urel=3%
    8QBW-10628氮中三甲胺气体标准物质51.0Urel=4%
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    表  3  室温下8种恶臭气体的示值误差

    Table  3.   Indication error of 8 malodorous gases at room temperature

    组分标准值μmol/mol实测值μmol/mol相对误差 组分标准值μmol/mol实测值μmol/mol相对误差
    甲硫醚4040.48541.2% 甲硫醇4040.23680.6%
    2525.40511.6%2525.13060.5%
    1010.42114.2%1010.38623.9%
    二甲二硫39.940.05370.4%二硫化碳43.9864−0.3%
    24.9324.98770.2%2.52.3979−4.1%
    9.9810.02370.4%10.9542−4.6%
    三甲胺42.0841.53−1.3%硫化氢39.139.14570.1%
    26.326.19−0.4%24.2424.30960.3%
    10.5210.48−0.4%11.711.77130.6%
    苯乙烯8.088.1891.3%氨气39.139.41670.8%
    5.055.14321.8%24.4424.87171.8%
    2.022.03140.6%8.438.76934.0%
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    表  4  8种恶臭气体的重复性结果

    Table  4.   Repeatability of 8 malodorous gases

    组分示值(μmol/mol)重复性%
    123456
    甲硫醚40.457240.430840.568140.968340.275940.52140.3
    二硫化碳3.99863.98233.96423.97833.98823.96420.6
    三甲胺41.615941.607341.360641.510941.668741.41550.3
    苯乙烯8.16748.16228.23748.22918.18053.96420.4
    甲硫醇40.236840.265740. 302840.352140.285440.24520.1
    二甲二硫40.034140.080940.104040.046140.088040.12540.1
    硫化氢39.264639.183339.101839.070639.128439.04270.2
    氨气39.615139.144439.490639.818139.756139.68420.6
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    表  5  8种恶臭气体的响应时间

    Table  5.   Response time of 8 malodorous gases

    组分甲硫醚二甲二硫三甲胺苯乙烯甲硫醇二硫化碳硫化氢氨气
    响应时间(s)29.2736.5628.6250.1725.2829.0129.4237.64
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    表  6  80%浓度点不同气体间干扰(单位:μmol/mol)

    Table  6.   Cross interference of different gases at range point (unit: μmol/mol)

    甲硫醚二甲二硫三甲胺苯乙烯甲硫醇二硫化碳硫化氢氨气
    甲硫醚40.48540.00200.00030.00010.00050.00000.00050.0005
    二甲二硫0.000340.05370.00030.00010.00020.00000.01410.0005
    三甲胺0.00010.000241.61590.00020.00120.00000.00050.0000
    苯乙烯0.00010.00050.00028.18900.00060.00000.00050.0001
    甲硫醇0.00000.00040.00010.073939.94340.00000.00050.0001
    二硫化碳0.00090.00230.00030.00010.00033.98640.00050.0005
    硫化氢0.00020.00070.01010.00010.00020.000039.14570.0005
    氨气0.00030.00060.01070.00000.00060.00000.000539.4167
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    表  7  检测单一气体和混合气体相对误差对比表

    Table  7.   Comparison of relative errors between single gas testing and combined gases testing

    组分标准值μmol/mol单气实测值μmol/mol混气实测值μmol/mol单气误差混气误差
    二甲二硫1010.023710.50930.2%5.1%
    甲硫醇1010.38629.40893.9%−5.9%
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    表  8  温度对恶臭气体示值误差的影响

    Table  8.   Influence of temperature on indication error of malodorous gases

    组分标准值μmol/mol实测值(μmol/mol)
    0 ℃室温40 ℃
    二甲二硫39.940.574840.053739.3907
    24.9324.983724.987724.6868
    9.9810.305410.02379.9894
    苯乙烯8.088.07358.1897.9493
    5.055.25825.14324.9579
    2.022.09642.03141.9296
    二硫化碳4.04.08133.98643.9508
    2.52.05422.39792.4216
    1.01.01560.95420.9900
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出版历程
  • 网络出版日期:  2021-04-13
  • 刊出日期:  2021-03-12

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