用活性炭替代零氣源的探討

劉 寅

（吉林市環境監測站，吉林 吉林 132001）

在大氣環境自動監測中，校準儀器時需要零氣，即不含有監測項目氣體的空氣，一般情況下零氣由零氣源生成，但零氣源笨重且需要更換藥品和備件，所以在實際監測工作中，有時會用活性炭過濾雜質氣體來代替零氣源，即用活性炭罐吸附空氣中較低濃度的大氣污染物氣體分子，使經過吸附后的氣體滿足零氣要求。由于活性炭對各種污染物氣體分子的吸附能力有所不同，所以并非所有情況下都可以用活性炭來代替零氣源，作者在實際工作中，通過實驗對此問題進行了探索。

1 實驗設計

實驗中使用儀器均為Thermofisher 公司環境空氣監測儀器，零氣源為111 型零氣生成器，動態氣體校準儀為146i 型動態氣體校準儀，49iPS 型臭氧發生器（用來校準臭氧），環境空氣自動監測儀分別為42i型氮氧化物自動監測儀，43i 型二氧化硫自動監測儀，48i 型一氧化碳自動監測儀以及49i 型臭氧自動監測儀?；钚蕴坑盟芰瞎奘⒀b，罐兩端開口使得氣體可以通過，一罐為活性炭130g。

在每次實驗前用動態氣體校準儀對環境空氣自動監測儀進行校準，以減小實驗誤差?？諌簷C為零氣源提供動力，生成不含雜質的零氣，零氣與標準氣體鋼瓶中的已知高濃度標準氣體在動態氣體校準儀中混合，生成已知濃度A 的氣體用來模擬空氣自動監測中的環境空氣，氣體通過活性炭過濾后進入環境空氣自動監測儀，可得過濾后濃度為B，則吸附率為A-B/A。通過B 值和吸附率判斷是否可以用活性炭來代替零氣源。

為了保證實驗結果的準確和有效，將一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫和臭氧的氣體濃度范圍（A)設置為20～200ppb，一氧化碳的氣體濃度范圍（A)設置為2～10ppm。

2 實驗結果

一氧化氮、二氧化氮和臭氧的實驗結果見表1，二氧化硫的實驗結果見表2，一氧化碳的實驗結果見表3。

表1 一氧化氮、二氧化氮和臭氧的實驗結果統計表

表2 二氧化硫的實驗結果統計表

表3 一氧化碳的實驗結果統計表

3 討論與結論

按照國家規定[1]：儀器零點值SO2≤1ppb、NO2≤1ppb、O3≤1ppb、CO≤0.25ppm。依次作為判斷依據，從表1 可以看出：活性炭對臭氧的吸附效果極好，由于臭氧本身具有氧化性，而活性炭可作為還原劑，所以在吸附過程中不僅是物理作用起效果，也有一部分的化學作用。所以在進入活性炭的O3濃度在200ppb 以下時均可以滿足規定要求；活性炭對一氧化氮和二氧化氮也有非常好的吸附效果，吸附率極高，均在99%以上，在進入活性炭的一氧化氮和二氧化氮的濃度在100ppb以下時均可以滿足規定要求。表2 的統計結果顯示：活性炭對二氧化硫的吸附力不如氮氧化物強，當兩瓶活性炭串聯后其對二氧化硫的吸附力并沒有比單瓶活性炭的吸附力提高多少；且當進入活性炭的二氧化硫濃度在100ppb 以下時，可以滿足規定要求。從表3 可知：只有當進入活性炭的一氧化碳濃度在6ppm 以下時，才可以滿足規定要求。而一般情況下，空氣中的一氧化碳濃度多會超過這個濃度。

綜合上述分析可知：活性炭對一氧化氮，二氧化氮和臭氧有極好的吸附作用，在一般情況下若校準氮氧化物自動監測儀和臭氧自動監測儀的零點，可以用氣體通過活性炭罐的方法來獲得零氣，對于二氧化硫，由于活性炭的對其吸附能力不如前三者強，而我國作為一個煤炭大國，環境空氣中的二氧化硫濃度時常會無法滿足吸附要求，空氣通過活性炭罐的氣體不一定能用來校準二氧化硫自動監測儀的零點，對于一氧化碳自動監測儀，則絕對不應用活性炭罐來充當零氣源。

［1］環境空氣氣態污染物（SO2、NO2、O3、CO)連續自動監測系統安裝驗收技術規范（HJ193-2013）[S].