论文部分内容阅读
硫化物广泛存在于自然环境、工业生产、医疗卫生等生产生活中,排放到空气中最终会形成酸雨,对人的健康以及设备造成伤害,因此硫化物含量及其相关参数测量有助于保障设备的正常运行和人们的生命安全。光学检测方法因其灵敏度高、在线检测能力强等优点已逐步应用到硫化物检测中。主要应用紫外差分吸收光谱技术结合紫外光作用下的光解和氧化还原等化学反应开展硫化物含量及其相关参数测量研究,主要解决光谱检测中因光谱重叠造成的互扰问题、无快变吸收特征导致的差分吸收光谱技术无法应用问题以及在光化学反应过程中的不稳定气体测量问题。首先,基于分段差分吸收光谱技术与光催化反应相结合实现了痕量H2S气体浓度测量。H2S气体在200 nm以下真空紫外波段有一个缓慢变化的吸收特征,导致在H2S气体测量中需要用氮气保护以避免氧气对紫外光的吸收,另外H2S的吸收光谱与SO2气体在180~230 nm的吸收光谱存在光谱重叠,导致在测量H2S和SO2混合气体时SO2会对H2S测量产生干扰。为解决H2S气体测量中存在的问题,采用了光催化转化把H2S转为SO2,通过分段差分吸收光谱技术测量SO2气体浓度变化进而实现H2S气体浓度的测量。在H2S与SO2混合气体中,首先利用分段差分吸收光谱技术测量SO2气体浓度;之后在混合气体中注入微量氧气,O2在紫外光照射下转化为O3,并与H2S反应生产SO2,同时通过测量SO2气体浓度获得其浓度变化,根据S元素守恒可获得H2S气体浓度。为提高H2S与SO2的探测限,提出了分段差分吸收光谱技术,根据SO2吸收特征把SO2吸收分成正负两部分,本方法能有效减弱电子噪声对测量结果的影响。其次,基于光解CS2气体实现了不稳定气体CS吸收截面的测量。CS在煤炭、石油等S含量的检测中应用广泛,由于其化学性质不稳定,在常温常压下的生存时间极短,在以往研究中并未给出其吸收截面数据。提出了基于CS2光解动态平衡的CS吸收截面测量方法,先后研究了流动气体环境下,紫外光强度、气体流速对CS2光解量的影响,在低入射光强、较高气体流速下建立了CS2浓度与最佳估计系数间的关系,然后在强入射光强和较低气体流速下,由S元素守恒获得生成的CS的气体浓度,并基于郎伯比尔定律计算出了CS在250~258 nm波段的吸收截面数值。最后,开展了在光解存在情况下的CS2气体浓度测量研究。O2在紫外光下可生产O3,进而导致CS2和CS在O3的氧化下生成SO2,通过测量SO2浓度并根据S元素守恒得到被转化的CS2的浓度,实现对CS2浓度测量的修正;由于静态气体下气室内壁对SO2的吸附效果,建立了SO2浓度随时间的吸附补偿函数,并据此修正了SO2测量值;而在流气状态下,通过C元素守恒,基于CS气体浓度对CS2气体浓度进行修正,并分析了不同气体浓度下CS2的光解率。