一种基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型及其验证方法技术

本发明专利技术公开了一种基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型及其验证方法，属于SO3排放监测技术领域。本发明专利技术包括以下内容：(1)消除了氧气对紫外吸收光谱法测定硫酸根的影响，确定了硫酸根离子的实际紫外吸收光谱；(2)揭示了硫酸根紫外吸收光谱随温度变化的规律；(3)发现了硫酸盐紫外吸收光谱积分面积(OP)与温度的二次函数关系，建立了298.15

【技术实现步骤摘要】
一种基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型及其验证方法


[0001]本专利技术涉及一种基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型及其验证方法，属于SO3排放监测


技术介绍

[0002]在燃煤电厂中，SO3的排放水平取决于锅炉燃烧温度、O2浓度和停留时间等几个参数。在低O2浓度下运行的烟气中SO3含量明显降低，而SO3的生成随温度和停留时间的增加呈上升趋势。所以SO3的浓度水平与锅炉燃烧条件直接相关，监测SO3浓度将有助于诊断锅炉运行状态。但由于SO3无标气，没办法计量，所以烟气中的SO3不能被直接测量。而根据SO3极易溶于水的特点，通过监测SO3溶于水后的硫酸浓度来监测烟气中SO3浓度最为可行。目前的硫酸根测量方法包括重量法、滴定法、色谱法、浊度法和原子光谱法，但这些方法并不能实现硫酸根浓度的监测。我们发现硫酸根在紫外(185
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200nm)具有强的吸收特征，因此利用紫外吸收光谱法对硫酸根进行监测，直接反馈锅炉内SO3的生成情况。
[0003]但在线冷凝采样SO3时，烟气中其他气体也会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型，其特征在于，所述的不同温度下硫酸根的浓度测试模型表达式为：OP(C，T)＝(28477
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173.45T+0.294T2)C+(
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1683690+10479.2T
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17T2)C2式中OP为硫酸根的紫外吸收光谱积分面积，C为硫酸根浓度，T为温度。2.一种权利要求1所述的基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)排除硫酸根的紫外吸收光谱测量光路上的空气，消除测量过程中氧气干扰，确定硫酸根离子实际的紫外吸收光谱；(2)排除硫酸根的紫外吸收光谱测量光路上的空气，测试硫酸根离子溶液在不同温度下的紫外吸收，并建立光谱参数随温度变化关系；(3)建立不同温度下OP与硫酸根离子浓度的函数关系，对系数进行温度修正，获得适用于298.15
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343.15K温度范围的硫酸根浓度测量模型；(4)验证模型中OP与温度T之间的函数关系的准确性。3.根据权利要求2所述的基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型的构建方法，其特征在于，所述的消除测量过程中氧气干扰的方法为：检测过程将除计算机、比色皿和测温仪以外的所有光学组件置于密封箱内，通入氮气排出空气，并且在密封箱体上与比色皿对应处，垂直于紫外光束传输方向上安装两个相对的尺寸为10
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1mm的石英窗，使紫外光束有效通过比色皿。4.根据权利要求2所述的基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型的构建方法，其特征在于，步骤(2)中采用红外辐射的非接触式加热方式改变比色皿中硫酸根离子溶液的温度。5.根据权利要求4所述的基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型的构建方法，其特征在于，硫酸根离子溶液的温度由T1000高精度温度计测得，测温探头的感温点选在比色皿中溶液的正中心。6.根据权利要求2所述的基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型的构建方法，其特征在于，采用去离子水稀释硫酸根离子标准溶液获得不同浓度的硫酸根离子溶液。7.根据权利要求2所述的基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型的构建方法，其特征在于，所述的步骤(2)的具体操作过程为：首先，测量不同温度下去离子水的透过光谱I0(λ)作为背景光谱；然后，固定比色皿的位置，并更换去离子水为浓度为C的硫酸根溶液后，测量不同温度下硫酸根离子溶液的透过光谱I(λ)；根据Beer
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Lambert定律，浓度为C的硫酸根在温度T下的紫外吸收光谱A由该温度下的背景光谱I0(λ)和样品透射光谱I(λ)获得，其在不同波长λ下表达成：式中σ(λ，C，T)为温度T下浓度为C的硫酸根的紫外吸收截面，L为吸收池光程，长度为10mm；不同浓度的硫酸根离子溶液重复上述操作，得到298.15
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343.15K温度范围内0.0025
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0.01mol/L浓度硫酸根的紫外吸收光谱。8.根据权利要求7所述的基于紫外吸收光谱法适用于不同温度的硫酸根浓度测量模型的构建方法，其特征在于，所述的步骤(3)建立不同温度下OP与硫酸根离子溶液浓度的函数关系过程为：对波长范围区间为180.36
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205.94nm的A(λ，CT)积分求和得到整个光谱的积分面积OP，温度T下浓度为C的硫酸根的OP表示为：式中σ(C，T)为σ(λ，C，T)在λ1‑
λ2整个光谱波长区间的积分面积；所述的步骤(3)对系数进行温度修正为：将不同温度下的OP与C进行曲线拟合，在0.0025
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0.01mol/L范围内OP与C均满足二次函数关系，表达式如下：T＝298.15K时，OP＝2943.054C
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67839.943C2；T＝303.15K时，OP＝2936.951C
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655683553C2；T＝308.15K时，OP＝3029.800C
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63400.534C2；T＝313.15K时，OP＝3029.800C
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65347.081C2；T＝318.15K时，OP＝3098.003C
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66808.259C2；T＝323.15K时，OP＝3182.060C
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68512.852C2；T＝328.15K时，OP＝3293.468C
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【专利技术属性】
技术研发人员：张治国，艾新玉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：