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随着经济的发展、社会的进步、物质水平不断提高,人类赖以生存的自然环境也受到前所未有的挑战和破坏,环境污染问题越来越受到社会的关注,尤其是大气污染。氮氧化物(NO_x)大气的主要污染物之一,它能引起各种肺病、光化学烟雾等,对人类的身体健康构成了极大的威胁。监测是防治大气污染的前序,对大气中NO_x的监测和分析刻不容缓,所以,NO_x分析仪器市场需求较大。然而,目前国内只有少数几家环保公司提供NO_x分析仪器,且都是直接代理国外产品,或者经简单改装,并没有掌握其核心技术,尤其低浓度的NO_x分析仪器基本依赖进口,价格及维修费用都很高,难以在国内大量普及。故,2006年国家高新技术研究发展计划(863计划)在环境资源技术领域,以《重点城市群大气复合污染综合防治与技术集成示范》立项,以《大气复合污染关键气态污染物的快速在线监测技术》为课题,寄希望打破国外在环境监测领域分析仪器一统天下的局面,研制出具有自主知识产权的低浓度NO_x分析仪器,为我国环保事业做出贡献。
本论文介绍基于武汉天虹公司TH-2001化学发光法氮氧化物分析仪,研究大气中NO_x的在线监测技术,目的在于提高现有氮氧化物分析仪器的各项技术指标,缩小与国外同类产品的差距,进一步提高仪器的自动化水平,尤其是新增了仪器与PC机的串口通信及数据后处理功能。全文共分为六章,前言部分简单介绍了论文的背景、研究现状及常用的氮氧化物检测方法。第二、三章阐述了化学发光法测量NO_x浓度的原理,分析了目前国内外现有的同类型仪器的系统构造和关键技术,找出了国内仪器的差距和存在的问题。第四章阐述了仪器的硬件和软件实现,硬件方面以MCS-51单片机为核心展开设计,软件方面主要实现了TH-2001化学发光法氮氧化物分析仪与PC机的串口通信和数据在线打印功能,此功能是对现有仪器的扩充,大大提高了仪器的自动化水平。第五章着重从两个方面阐述:关键技术和实验数据,实验数据具有很好的参考价值。最后一章是全文的总结部分,阐述了论文的成果、存在的问题和仪器的发展方向。
本论文取得的研究成果如下:
1.实现了化学发光法氮氧化物分析仪与PC机的串口通信和数据打印功能。
2.通过优化仪器的气路,降低了仪器的本底信号经过实验表明,优化后的仪器本底信号对应的电压从0.11V降到0.05V左右。
3.探讨了影响检测灵敏度的因素影响检测灵敏度的因素比较复杂,实验表明有以下规律:
(1)NO浓度与前置电压之间的关系是:400ppb浓度的标气对应的电压是1.600V。(2)臭氧流量在0.09L/M,NO样气流量在0.5L/M时臭氧浓度最高,检测灵敏度最高。(3)反应室温度在50℃时,NO与O3反应最充分,检测灵敏度最高。(4)反应室真空度越小,信号越强,检测灵敏度越高。反应室真空度在-0.01Mpa时反应最充分,检测灵敏度最高。
4.研究臭氧本底产生的原因,提出了降低臭氧本底的方案。
5.高选择性NO2转化技术的探讨。