CLD化學(xué)發(fā)光法NO|NO2|NOx氮氧化物氣體分析儀原理

  CLD化學(xué)發(fā)光法(CLD,Chemiluminescent Detector)被認(rèn)為是目前測(cè)定排氣中氮氧化物NOx的*好方法，也是各國(guó)法規(guī)規(guī)定的優(yōu)選測(cè)試方法。CLD化學(xué)發(fā)光法氮氧化物分析儀是基于NO能與臭氧O3能發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，且發(fā)光光強(qiáng)與NO的濃度成正比，而NO2是通過(guò)（鉬）轉(zhuǎn)換爐轉(zhuǎn)換為NO再進(jìn)行檢測(cè)。反應(yīng)腔室是NO與O3發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的場(chǎng)所，它的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)影響PMT光電倍增管探測(cè)器接收到的光子數(shù)，經(jīng)過(guò)電路部分處理后將*終影響儀器的靈敏度。所以說(shuō)反應(yīng)腔室是整個(gè)系統(tǒng)中的核心部件。而O3臭氧的濃度及純度等參數(shù)也同樣對(duì)儀器的長(zhǎng)期工作性能有重要影響。 一氧化氮NO和臭氧O3發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生一種特有的發(fā)光這種發(fā)光的強(qiáng)度與NO的濃度成線性比例關(guān)系。當(dāng)受到電子激勵(lì)的NO2分子衰減至較低的能量狀態(tài)時(shí)便會(huì)發(fā)出紅外光。明確地說(shuō)就是：NO+O3→NO2+O2+hv。二氧化氮（NO2）必須首先轉(zhuǎn)換成NO才能利用化學(xué)發(fā)光反應(yīng)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。氮氧化物轉(zhuǎn)換器采用鉬作為催化劑,在高溫下,將NO2轉(zhuǎn)換為NO和O2 。NO2是通過(guò)一個(gè)被加熱至大約325℃的鉬轉(zhuǎn)換爐來(lái)轉(zhuǎn)換成NO的（不銹鋼轉(zhuǎn)換爐加熱至625℃）。 
  氮氧化物，NOx是指只由氮、氧兩種元素組成的化合物，是氮的氧化物的總稱(chēng)，它包括多種化合物，如一氧化二氮或氧化亞氮（N2O，也叫笑氣）、一氧化氮（NO）、 二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二 氮（N2O5）等。除二氧化NO2氮以外，其他氮氧化物均極不穩(wěn)定，遇光、濕或熱變成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又變?yōu)槎趸?。因此，職業(yè)環(huán)境中接觸的是幾種氣體混合物常稱(chēng)為硝煙 （氣），主要為一氧化氮NO和二氧化氮NO2，并以二氧化氮為主。氮氧化物都具有不同程度的毒性。

CLD化學(xué)發(fā)光法NO|NO2|NOx氮氧化物氣體分析儀原理：

NO+O3→NO2+O2 （1）

NO2→NO2+hν （2）

在NO模式，當(dāng)氣樣中的NO和O3（臭氧）反應(yīng)生成NO2時(shí)，大約有10%的NO2處于激化狀態(tài)（以NO2表示）。這些激態(tài)分子按（2）式向基態(tài)過(guò)渡時(shí)，發(fā)射出波長(zhǎng)590～2500nm的光量子hv，其強(qiáng)度與NO濃度成正比，利用光電倍增管探測(cè)器將這一光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出可推算出NO濃度。

在NOx模式（即NO和NO2混合物），被測(cè)的NO和NO2氣體首先進(jìn)入NOx轉(zhuǎn)換裝置，樣氣中的NOx包括NO和NO2，其中的NO2在此轉(zhuǎn)換成NO，全部的NO經(jīng)反應(yīng)、檢測(cè)，輸出一個(gè)正比于NOx的直流電流，由NOx的濃度減去NO的濃度就可得到NO2氣體的濃度。

CLD化學(xué)發(fā)光法NO|NO2|NOx氮氧化物氣體分析儀分為單通道CLD化學(xué)發(fā)光法NO-NO2-NOx氮氧化物氣體分析儀和雙CLD化學(xué)發(fā)光法NO|NO2|NOx氮氧化物氣體分析儀。

單通道NOx氮氧化物分析儀只有一個(gè)反應(yīng)腔室和一個(gè)光電倍增管探測(cè)器，被測(cè)試的NOx樣氣（包括NO和NO2）被分成兩路，**路經(jīng)過(guò)NOx催化轉(zhuǎn)化爐，全部轉(zhuǎn)化為一氧化氮NO氣體，然后進(jìn)入反應(yīng)腔室進(jìn)行一氧化氮NO測(cè)量。**路不經(jīng)過(guò)NOx催化轉(zhuǎn)化爐，直接進(jìn)入反應(yīng)腔室進(jìn)行一氧化氮NO測(cè)量。**路和**路氣體輪流進(jìn)入反應(yīng)腔室，交替測(cè)量一氧化氮NO。**路測(cè)試得到總的NO氣體，**路測(cè)試得到原始樣氣中一氧化氮NO氣體。**路和**路測(cè)試的一氧化氮NO差值就是原始樣氣中的NO2氣體濃度。

CLD化學(xué)發(fā)光法NO|NO2|NOx氮氧化物氣體分析儀原理-單通道NO-NO2-NOx氣體分析儀內(nèi)部示意圖

雙通道NOx氮氧化物分析儀有兩個(gè)反應(yīng)腔室和兩個(gè)光電倍增管探測(cè)器，被測(cè)試的NOx樣氣（包括NO和NO2）被分成兩路，**路經(jīng)過(guò)NOx催化轉(zhuǎn)化爐，全部轉(zhuǎn)化為一氧化氮NO氣體，然后進(jìn)入反應(yīng)腔室1進(jìn)行一氧化氮NO測(cè)量。**路不經(jīng)過(guò)NOx催化轉(zhuǎn)化爐，直接進(jìn)入反應(yīng)腔室2進(jìn)行一氧化氮NO測(cè)量。**路和**路氣體分別進(jìn)入反應(yīng)腔室1和反應(yīng)腔室2，同時(shí)測(cè)量一氧化氮NO濃度。**路測(cè)試得到總的NO氣體濃度，**路測(cè)試得到原始樣氣中一氧化氮NO氣體含量。**路和**路測(cè)試的一氧化氮NO差值就是原始樣氣中的NO2氣體濃度。

CLD化學(xué)發(fā)光法NO|NO2|NOx氮氧化物氣體分析儀原理-雙通NO-NO2-NOx氣體分析儀內(nèi)部示意圖

CLD化學(xué)發(fā)光法NO|NO2|NOx氮氧化物氣體分析儀原理-NO-NO2-NOx氣體分析儀零點(diǎn)和跨度穩(wěn)定性

CLD的優(yōu)點(diǎn)為感度高可達(dá)0.1ppm，應(yīng)答性好，在10000ppm范圍內(nèi)輸出特性呈線性關(guān)系，適于連續(xù)分析。

為了提高CLD分析儀的感度，應(yīng)盡量增大O3濃度，降低其他成分濃度。為此應(yīng)檢查臭氧發(fā)生管的效率，定期檢查維護(hù)真空泵，使反應(yīng)器維持在良好的減壓狀態(tài)。

NO2轉(zhuǎn)換器的效率直接影響分析精度，故要定期檢查，當(dāng)轉(zhuǎn)換器效率低于95%時(shí)，應(yīng)更換新品。

在排氣成分中，其他產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光的物質(zhì)有CO、烯烴等，由于它們都以比59nm短的波長(zhǎng)發(fā)光，用能透過(guò)近紅外光的玻璃濾光器后，可忽略它們對(duì)NO分析儀的影響。但CO2共存成分易轉(zhuǎn)移NO2的能量，使發(fā)光消光。在CVS測(cè)定情況下，這種干擾可忽略。但在直接取樣（直采法）時(shí)，CO2濃度變化大，要注意這種測(cè)定的影響。

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