氮氧化物分析儀的改進設計

改進設計

在DJ4-2儀器的長期運行中，發現隨著儀器工作時間的增長，儀器的靈敏度有下降的趨勢。在儀器運行的前三天內相對靈敏度保持恒定并穩定在0.6，而從第四天開始儀器的靈敏度嚴重下降，一星期后下降為0.45。可見儀器在連續工作的一周內靈敏度下降了25%，此時DJ4-2型化學發光氮氧化物分析儀的數據已失真，說明儀器在設計上還需要進一步的改進。

經對DJ4-2分析儀排查后發現儀器靈敏度的下降是由于反應室的玻璃窗受污染從而導致進入PMT的光子數減少造成的。再經分析和化驗玻璃片上的污染成分，得知此污染物為臭氧與零氣中的甲醛、甲苯等揮發性有機氣體反應的產物，此污染物受到雙噴嘴噴出氣體的沖擊后吸附在PMT前的玻璃窗上。因此，需對反應室的結構、零氣系統及臭氧參數等進行改進，從而提高儀器的長期工作穩定性。 

反應室設計

反應室是氮氧化物分析儀中的核心部件，NO與O3的發光效率及從反應室玻璃窗進入光電倍增管的光強都是保證儀器數據穩定的關鍵因素，因此反應室的結構設計是整個系統設計的重要環節。

為解決玻璃窗的污染問題，在設計時應盡量避免反應室內的反應氣體與玻璃窗直接接觸。因此本文對反應室的內部構造改進方案為：增大雙噴嘴的直徑，在保持臭氧和樣氣的流量不變的情況下，可使兩氣體從雙噴嘴處噴出的速度減小，避免了反應室內的氣體快速的沖擊玻璃窗；減小反應空間的高度，使得反應室內的負壓更大，有利于反應后的廢氣迅速抽走，不至于長時間滯留在反應室內；在雙噴嘴口處加一凹型擋片，可以使臭氧及樣氣在反應室的雙噴嘴口處更好的混合，從而有利于發光反應的進行。

圖為反應室的結構示意圖，其中和分別為雙噴嘴的內噴嘴和噴嘴的直徑，hc為反應室內反應空間的高度。在DJ4-2氮氧化物分析儀的基礎上只更換改進后反應室，先通入零氣，記錄儀器的NO本底數據。然后通入NO標準氣體，同時記錄儀器前面板上顯示的NO數據，最后計算出儀器的靈敏度。反應室改進后儀器的相對靈敏度在6天內都穩定在0.6，之后緩慢下降，10天后相對靈敏度下降為0.5。與反應室改進前相比，儀器連續工作工作時間提升了1倍，靈敏下降的更緩慢，說明了玻璃窗的污染減少且污染速度減慢。 

零氣發生系統

零氣發生系統為臭氧發生器提供干燥的氣體，這樣臭氧發生器的效率才會高。其次，零氣發生系統為儀器校準提供了潔凈的氣體，從而來測量儀器木身的木底信號。

改進后的零氣發生器由二部分構成，第一個容器里裝的是硅膠，它能夠吸收大氣中的水蒸氣，保持空氣的干燥，這才使臭氧發生器能有較高的臭氧產生率。第二個容器是分子篩和活J睦炭。分子篩是選擇性吸附和催化，活性炭的作用卞要用十吸

附空氣中的一些干擾成分，像CO，CO2，SO2，NO2，NH3、乙烯和苯等物質。且分子篩和活性炭是分層裝入的，這樣可以更好地過濾雜質。最后氣體再經過高溫爐，經過高溫可以把殘余的水分及甲醛和甲苯等有機氣體除去，以免在高壓制臭氧時與臭氧再次發生反應產生其它的雜質。此外，將采用工業純氧制作零氣，大大減少了其它雜質氣體的影響，這是從根源上減少反應室玻璃窗污染的重要措施。 

臭氧參數優化

DJ4-2型儀器樣機中臭氧發生器的發生效率為1000mg/H,經實驗驗證是過量的，因此為尋求最佳的臭氧濃度，先對臭氧發生器產生的臭氧進行稀釋，然后通回儀器，通過儀器對NO標氣的響應度來確定最佳的臭氧濃度。

在保持其它條件不變的情況下，采用零氣作為稀釋氣體，通過調節流量計的流量來控制臭氧的稀釋比例。把稀釋后的氣體通入DJ1-2儀器的反應室，先測量儀器的本底值，當儀器顯示數值穩定后再通入0.5ppm的NO標氣，同時記錄DJ1-2分析儀的NO顯示值。改變稀釋比例，記錄儀器在不同稀釋比下的NO顯示值，最后把顯示值與本底相減，最終的到NO的測量值。