刘强强,朱宏历,郭古青,王泽育,冯仕凌,邱选兵,何秋生,李传亮

(太原科技大学应用科学学院物理系,山西 太原 030024)

0 引言

空气中的二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)对全球大气污染和人类生产生活的影响日益严重,因此受到越来越多的关注。燃料燃烧、固体废物焚烧和喷气式飞机[1,2]都会排放SO2和SO3,燃煤设施的烟道气体中也含有大量SO2,SO2在高温和选择性催化还原系统(Selective catalytic reduction,SCR)的环境中可以转化为SO3[3]。SO3不仅会与H2O 结合生成硫酸腐蚀锅炉和脱硝装置等设备,还易与SCR 脱硝过程中的氨形成NH4HSO4对设备造成堵塞,从而大大增加工业设备的维护成本[4−7]。此外,SO2和SO3排放到大气中极易形成雾霾或酸雨[8,9],会造成环境污染[10,11],引发各种疾病,进而对人类的日常生活和生命健康造成重大的影响。因此对SO2和SO3的检测在环境保护、工业生产效率与安全、生命健康等领域具有十分重要的意义。

SO3具有极其活泼的化学性质,例如易溶于水形成H2SO4,并且其浓度的测量易受到SO2以及其它气体的干扰,因此准确、实时在线检测SO3的浓度一直困扰着国内外研究人员。浙江大学Zheng 等[12]针对烟气中SO3检测提出了控制冷凝修正法,并在此基础上研究了不同催化剂在不同工况下SO2/SO3的转化率。清华大学吴宁等[13]采用离子色谱法间接测量了SCR 脱硝过程中的SO2和SO3,该方法成功测量了SO2和SO3气体的浓度,但由于仪器收集装置复杂且需要采样分析,不能对和进行充分测量,导致测量误差较大。德国Vattenfall(OxPP facility)和丹麦DONG Energy(AVV1 block)公司开发了基于傅里叶光谱技术的中红外宽带光源SO3浓度检测仪,但由于该仪器成本高、体积大,并且较低的光谱分辨率和灵敏度也会对SO2和SO3检测产生影响,从而限制了检测仪在工业领域中的广泛应用[14]。……