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紫外吸收法臭氧濃度檢測原理

發布時間:2023-05-18 13:30:00
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  前文我們介紹了常用的環境空氣臭氧濃度的檢測方法,主要有紫外光度法、靛藍二磺酸分光光度法、化學發光法、差分吸收光譜等。本文詳細地介紹一下臭氧濃度檢測原理-紫外吸收法的相關內容。

  測定原理

  利用臭氧對253.7 m波長的紫外線特征吸收的特性,依據比爾—郎伯(Beer-Lambert)定律,只要選擇合適長度的吸收池,就可以檢測0.002mg/m3~5%(vol)濃度的臭氧。其線形在4~5個數量級內都很好。

  該法已被我國作為環境空氣中測定臭氧的標準方法(HJ 590-2010)。

  輻射被某種氣體或液體吸收是受朗伯-比爾(LambertBeer)定律控制的:

  I=Io–klc

  式中Io——入射光束的強度;

  I——光束穿透樣品(氣體或液體)后的強度;

  l——通過樣品光程的長度;

  c——樣品內吸收物質的濃度;

  k——吸收物質對該光線波長的比吸收系數。

  此種檢測需要對物質在已知波長下k值的精確了解。

 

  臭氧吸收短波紫外區(200~300nm)哈特雷波段紫外光,在253.7nm處具有最大吸收。在此波長,吸收系數值的范圍從303.9到313.2cm-1·mol-1·L(273K和760mmHg),研究者證實了該值為302.4cm-1·mol-1.L。

  該方法作為一種非破壞性的物理監測方法,適用于連續實時監測,方便簡單,靈敏度高。由于紫外光度法監測結果的準確性和對臭氧的特異性,是目前城市空氣質量自動監測站最常用的方法。

典型的紫外光度法臭氧測量系統示意圖

【典型的紫外光度法臭氧測量系統示意圖】

  HJ 590-2010測量原理

  當樣品空氣以恒定的流速通過除濕器和顆粒物過濾器進入儀器的氣路系統時分成兩路,一路為樣品空氣,一路通過選擇性臭氧洗滌器成為零空氣,樣品空氣和零空氣在電磁閥的控制下交替進入樣品吸收池(或分別進入樣品吸收池和參比池),臭氧對253.7 mm波長的紫外光有特征吸收。設零空氣通過吸收池時檢測的光強度為ln,樣品空氣通過吸收池時檢測的光強度為,則I為透光率。儀器的微處理系統根據朗伯-比爾定律公式,由透光率計算臭氧濃度。

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