Phương pháp phát quang hóa học (CLD), một phương pháp tiêu chuẩn quốc tế để đo oxit nitơ (NOₓ), được phân biệt bởi độ nhạy cao, tính chọn lọc cao và phản ứng nhanh. Nguyên tắc cốt lõi của nó dựa trên phản ứng hóa học pha khí của oxit nitric (NO) với ozone (O₃).
Logic phát hiện từ NO đến NO₂
Logic phát hiện của thiết bị này tuân theo một thiết kế "đo lường từng bước" tinh tế, với các thành phần cốt lõi là hai buồng phản ứng và một bộ van chuyển mạch.
Đo lường trực tiếp của NO:
Khí được đo đi thẳng vào buồng phản ứng đầu tiên, trộn với O₃ dư thừa được tạo ra bởi máy phát ozone bên trong thiết bị.
Phản ứng chính xảy ra: NO+O₃ → NO ₂ *+O₂. Khoảng 10% các phân tử nitơ dioxide này ở trạng thái kích thích (NO₂ *).
Khi NO₂ * nhảy từ trạng thái kích thích trở lại trạng thái cơ bản, một photon được giải phóng với bước sóng trong phạm vi 600-3000nm. Sự phát sáng hóa học yếu ớt này được phát hiện bằng ống quang điện nhạy đỏ (PMT) bám vào buồng phản ứng và cường độ ánh sáng của nó tỷ lệ thuận với nồng độ NO.
Đo lường NOₓ (tổng nitơ oxit) và suy luận gián tiếp của NO₂:
Một dòng khí khác chảy qua một bộ chuyển đổi molypden (hoặc bộ chuyển đổi nhiệt độ cao). Thiết bị này có thể xúc tác giảm tất cả các oxit nitơ (bao gồm cả NO₂) trong khí mẫu thành NO.
Phản ứng: NO₂+Mo → NO+MoO
Sau đó, khí "tất cả chuyển thành NO" này đi vào buồng phản ứng thứ hai, tương tự như O₃ và phát hiện tín hiệu phát quang hóa học của nó. Tín hiệu này tương ứng với nồng độ NOₓ (NO+NO₂).
Cuối cùng, nồng độ nitơ dioxide được gián tiếp thu được bằng cách tính toán: nồng độ NO₂=nồng độ NO₂ - nồng độ NO.
Thứ hai, điểm kiểm soát lỗi
Hiệu quả chuyển đổi: Sự suy giảm hiệu quả chuyển đổi molypden hoặc độ nhạy chéo đối với các hợp chất chứa nitơ khác như NH₃ là nguồn lỗi chính. Cần hiệu chuẩn định kỳ (chẳng hạn như xác minh hiệu quả>96% thông qua khí NO₂ tiêu chuẩn) hoặc sử dụng phương pháp chuyển đổi quang phân cụ thể hơn.
Nhiễu phát quang hóa học: Một số chất (như olefin, CO) phản ứng với O₃ cũng tạo ra ánh sáng yếu, gây ra lỗi tích cực. Điều khiển bằng cách tối ưu hóa áp suất buồng phản ứng (áp suất thấp có thể dập tắt hiệu quả hầu hết các nhiễu), sử dụng bộ lọc chọn lọc.
Hiệu ứng: CO₂, hơi nước, v.v. trong khí mẫu sẽ va chạm để dập tắt NO₂ ở trạng thái kích thích, dẫn đến giảm tín hiệu và tạo ra lỗi âm. Cần sử dụng chất hút ẩm để loại bỏ hơi nước và bù đắp bằng cách hiệu chỉnh đường cong.
Bảo trì hệ thống: Thường xuyên làm sạch buồng phản ứng để ngăn ngừa ô nhiễm, kiểm tra sự ổn định của máy phát ozone, đảm bảo PMT ở nhiệt độ hoạt động tối ưu, là cơ sở để đảm bảo độ chính xác dữ liệu lâu dài.
Với thiết kế vật lý và hóa học tinh vi này kết hợp với các biện pháp kiểm soát lỗi nghiêm ngặt, máy phân tích CLD cho phép phân tích định lượng chính xác và đáng tin cậy của NO và NO ₂.