本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)，具體涉及一種痕量二氧化硫氣體檢測(cè)方法及其檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

1、痕量級(jí)濃度通常用于描述對(duì)環(huán)境或人體健康可能產(chǎn)生潛在影響的化學(xué)物質(zhì)濃度，二氧化硫是一種無(wú)色、具有刺激性氣味的氣體，具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，不僅對(duì)人的呼吸系統(tǒng)、皮膚等有刺激作用，也易在大氣中形成酸雨造成建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備、文物藝術(shù)品、植被和農(nóng)作物的毀壞。其在非常低的濃度下，也可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、大氣質(zhì)量和人體健康產(chǎn)生顯著的影響。痕量級(jí)二氧化硫氣體濃度指的是二氧化硫濃度非常低，通常其摩爾體積濃度在1μmol/mol以下。

2、我國(guó)目前檢測(cè)二氧化硫氣體的標(biāo)準(zhǔn)方法有甲醛吸收－副玫瑰苯胺分光光度法、四氯汞鹽吸收－副玫瑰苯胺分光光度法等，檢出限低至0.007mg/m3（約為3nmol/mol）。這些標(biāo)準(zhǔn)方法能夠滿足痕量二氧化硫氣體的測(cè)定，但是，這些方法都是以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，利用待測(cè)物與顯色劑的特異反應(yīng)，以分光光度法進(jìn)行比色定量，操作步驟復(fù)雜、過(guò)程繁瑣、用時(shí)較長(zhǎng)，而且，副玫瑰苯胺提純麻煩、四氯汞鹽有劇毒，對(duì)環(huán)境和操作人員都會(huì)造成損害。

3、隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，檢測(cè)人員研究出用離子色譜法及氣相色譜法測(cè)定二氧化硫氣體含量，離子色譜法是將二氧化硫氣體轉(zhuǎn)化為so42-,再通過(guò)離子色譜儀分析so42-的濃度，最后換算出二氧化硫的濃度，其線性檢測(cè)范圍為1~100μmol/mol，達(dá)不到痕量檢測(cè)要求，氣相色譜法是將含有二氧化硫的氣體注入附有硫化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器或火焰光度檢測(cè)器的氣相色譜儀中進(jìn)行定量，該方法對(duì)硫化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器或火焰光度檢測(cè)器依賴性較強(qiáng)，且其檢測(cè)范圍同樣達(dá)不到痕量檢測(cè)要求。

4、電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)是一種元素分析技術(shù)，通常用于分析液體樣品或可經(jīng)過(guò)酸消解獲得的固體樣品，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品藥品安全檢測(cè)、生命科學(xué)、地質(zhì)分析等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。電感耦合等離子體質(zhì)譜與分離技術(shù)（如氣相色譜、液相色譜、電泳等）聯(lián)用，可對(duì)樣品中元素的存在形式進(jìn)行分析。電感耦合等離子體質(zhì)譜幾乎可以檢測(cè)所有的天然存在的元素和許多人工放射性元素，具有其他技術(shù)不具備的較寬的元素覆蓋范圍。此外，電感耦合等離子體質(zhì)譜還具有線性范圍寬、檢出限低、分析速度快和多元素同時(shí)分析的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，為克服現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的不足，本發(fā)明提供了一種痕量二氧化硫氣體檢測(cè)方法，該方法是將待測(cè)氣體樣品經(jīng)吸收液吸收后，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定吸收液中的硫元素含量，最后經(jīng)計(jì)算得出待測(cè)氣體樣品中的二氧化硫含量。該方法簡(jiǎn)單方便、檢出限低、檢測(cè)時(shí)間短、污染危害少。另外，本發(fā)明還提供了痕量二氧化硫氣體檢測(cè)方法所采用的檢測(cè)裝置。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的痕量二氧化硫氣體檢測(cè)方法的技術(shù)方案為：

3、一種痕量二氧化硫氣體濃度檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

4、s1、稀釋硫單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

5、利用濃度為2%的硝酸溶液稀釋硫單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，獲得i種濃度不同的硫單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；

6、s2、制作標(biāo)準(zhǔn)曲線

7、?s21、利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀按照平行測(cè)定方式對(duì)步驟s1中獲得的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行硫元素測(cè)定，每種濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測(cè)定至少三次，取平均值作為該標(biāo)準(zhǔn)溶液的儀器響應(yīng)值n，共獲得i個(gè)儀器響應(yīng)值n1、n2、n3、……ni，

8、s22、以步驟s21獲得的i個(gè)儀器響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，以硫單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系內(nèi)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線；

9、s3、氣體樣品采集

10、采集待測(cè)氣體，并將采集的待測(cè)氣體樣品裝入氣體壓力容器中；

11、s4、吸收氣體樣品

12、將體積為vs的吸收液裝入容器內(nèi)，將氣體壓力容器內(nèi)的待測(cè)氣體樣品通入吸收液內(nèi)，吸收液吸收待測(cè)氣體樣品中的二氧化硫，吸收一段時(shí)間后，統(tǒng)計(jì)流經(jīng)吸收液的待測(cè)氣體樣品體積為v1，并將裝有吸收液的容器冷藏保存待用；

13、s5、吸收液中硫元素濃度測(cè)定

14、利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對(duì)步驟s4中獲得的吸收液進(jìn)行硫元素測(cè)定，獲得吸收液內(nèi)硫元素濃度的儀器響應(yīng)值ns；

15、s6、判斷儀器響應(yīng)值ns是否可用

16、s61、將步驟s5中獲得的儀器響應(yīng)值ns與步驟s21中獲得的i個(gè)儀器響應(yīng)值進(jìn)行比較，

17、s62、若步驟s5中獲得的儀器響應(yīng)值ns小于步驟s21中獲得的i個(gè)儀器響應(yīng)值中最小的，則該儀器響應(yīng)值ns不可用，舍棄該儀器響應(yīng)值ns對(duì)應(yīng)的吸收液，重復(fù)步驟s3、s4、s5，重新對(duì)待測(cè)氣體進(jìn)行采樣吸收；

18、s63、若步驟s5中獲得的儀器響應(yīng)值ns大于等于步驟s21中獲得的i個(gè)儀器響應(yīng)值中最小值，且小于等于步驟s21中獲得的i個(gè)儀器響應(yīng)值中最大值，則將該儀器響應(yīng)值ns可用，進(jìn)入步驟s9進(jìn)行下一步操作；

19、s64、若步驟s5中獲得的儀器響應(yīng)值ns大于步驟s21中獲得的i個(gè)儀器響應(yīng)值中最大值，則將該儀器響應(yīng)值ns可用，進(jìn)入步驟s7進(jìn)行下一步操作；

20、s7、稀釋吸收液

21、利用濃度為2%的硝酸溶液稀釋吸收液；

22、s8、對(duì)稀釋后的吸收液進(jìn)行硫元素濃度測(cè)定

23、利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對(duì)步驟s7中稀釋后的吸收液進(jìn)行硫元素測(cè)定，獲得稀釋后的吸收液內(nèi)硫元素濃度的儀器響應(yīng)值ns1；

24、s9、吸收液中硫元素濃度值cs確定

25、將步驟s8中獲得的儀器響應(yīng)值ns1或步驟s62中獲得的儀器響應(yīng)值ns代入步驟s22中制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲得吸收液中硫元素濃度值cs；

26、?s10、數(shù)據(jù)處理

27、s101、將步驟s4中獲得的待測(cè)氣體樣品體積v1代入公式（1）計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下待測(cè)氣體樣品體積v0，

28、式中：

29、v0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下待測(cè)氣體樣品體積，標(biāo)準(zhǔn)情況為標(biāo)準(zhǔn)溫度和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，l；

30、v1為實(shí)驗(yàn)條件下待測(cè)氣體樣品體積，l；

31、p1為實(shí)驗(yàn)條件下大氣壓，pa；

32、t1為實(shí)驗(yàn)條件下環(huán)境溫度，℃；

33、s102、根據(jù)步驟s101中獲得的標(biāo)準(zhǔn)狀況下待測(cè)氣體樣品體積v0，利用公式（2）計(jì)算待測(cè)樣品中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)；

34、式中：

35、x為待測(cè)氣體樣品中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)；

36、cs為吸收液中硫元素的質(zhì)量濃度，mg/l；

37、vs為吸收液體積，ml；

38、?ms為硫的相對(duì)原子質(zhì)量；

39、s11、多次重復(fù)步驟s4~s10，采用平行測(cè)定方式對(duì)待測(cè)氣體樣品進(jìn)行多次質(zhì)譜檢測(cè)，獲取多個(gè)待測(cè)氣體樣品中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)，求取平均值，該平均值即為測(cè)定的待測(cè)氣體中二氧化硫的體積濃度。

40、進(jìn)一步，步驟s4吸收氣體樣品時(shí)，

41、先利用氣體壓力容器內(nèi)的待測(cè)氣體樣品對(duì)管路及吸收瓶進(jìn)行吹掃，然后再將吸收液裝入吸收瓶中，將裝有吸收液的吸收瓶放入低溫裝置內(nèi)預(yù)冷，最后再將氣體壓力容器內(nèi)的待測(cè)氣體樣品通入吸收液內(nèi)吸收。

42、進(jìn)一步，所述的吹掃時(shí)間為至少5min，吹掃時(shí)吹掃氣體流量為0.5l/min，所述的預(yù)冷時(shí)間為至少10min，吸收溫度為0~6℃。

43、進(jìn)一步，所述的吸收液為摩爾體積濃度為5μmol/l的氫氧化鈉溶液或?yàn)榧兯?，吸收瓶?jī)?nèi)的吸收液的體積為10m?l?~70m?l。

44、進(jìn)一步，所述的吸收液吸收待測(cè)氣體樣品時(shí)，通入吸收液內(nèi)的待測(cè)氣體樣品的流量為0.3?l?/min~0.7?l?/min，吸收時(shí)間為7min~200min。

45、上述痕量二氧化硫氣體濃度檢測(cè)方法用的檢測(cè)裝置，包括：

46、氣體壓力容器，所述的氣體壓力容器用于存儲(chǔ)待測(cè)氣體樣品，

47、吸收瓶，所述的吸收瓶?jī)?nèi)盛放有吸收液，

48、進(jìn)氣管路，所述的進(jìn)氣管路的一端與氣體壓力容器的出氣口連接，進(jìn)氣管路的另一端插入吸收瓶?jī)?nèi)的吸收液液面之下，

49、濕式氣體流量計(jì)，用于記錄待測(cè)氣體樣品流量，所述的濕式氣體流量計(jì)的進(jìn)氣口通過(guò)出氣管路連通吸收瓶?jī)?nèi)的吸收液液面之上的空腔，所述的濕式氣體流量計(jì)的出氣口排空或連通凈化裝置后排空，

50、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，所述的吸收瓶?jī)?nèi)的吸收液吸收完畢后，吸收液進(jìn)入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀檢測(cè)吸收液內(nèi)的硫元素的含量。

51、進(jìn)一步，還包括低溫裝置，盛放有吸收液的吸收瓶放置在低溫裝置內(nèi)，所述的低溫裝置為吸收液低溫吸收待測(cè)氣體樣品提供低溫吸收環(huán)境。

52、進(jìn)一步，所述的低溫裝置為恒溫水槽。

53、進(jìn)一步，所述的進(jìn)氣管路上設(shè)置有泄壓閥及控制閥。

54、進(jìn)一步，所述的進(jìn)氣管路及出氣管路均為pfa管路，所述的吸收瓶為pfa瓶。

55、本發(fā)明的有益效果為：

56、1、本發(fā)明的痕量二氧化硫氣體檢測(cè)方法是將待測(cè)氣體樣品經(jīng)吸收液吸收后，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定吸收液中的硫元素含量，最后經(jīng)計(jì)算得出待測(cè)樣品氣體中的二氧化硫含量。該方法簡(jiǎn)單方便、檢出限低、檢測(cè)時(shí)間短、污染危害少。

57、2、本發(fā)明在利用吸收液吸收待測(cè)氣體樣品之前先對(duì)檢測(cè)裝置的管路及吸收瓶進(jìn)行吹掃，去除管路及吸收瓶?jī)?nèi)的空氣，消除空氣中硫元素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

58、3、本發(fā)明吸收液在低溫環(huán)境下吸收待測(cè)氣體樣品中的二氧化硫，低溫環(huán)境更加有利于二氧化硫被吸收液吸收，吸收更加充分，保證檢測(cè)結(jié)果盡可能的準(zhǔn)確。

59、4、本發(fā)明的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、操作容易，能夠?qū)崿F(xiàn)待測(cè)氣體樣品中二氧化硫的快速充分吸收，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。