CLD化学发光法NO|NO2|NOx氮氧化物气体分析仪原理

CLD化学发光法NO|NO2|NOx氮氧化物气体分析仪原理

  CLD化学发光法(CLD,Chemiluminescent Detector)被认为是目前测定排气中氮氧化物NOx的*好方法，也是各国法规规定的优选测试方法。CLD化学发光法氮氧化物分析仪是基于NO能与臭氧O3能发生化学发光反应，且发光光强与NO的浓度成正比，而NO2是通过（钼）转换炉转换为NO再进行检测。反应腔室是NO与O3发生化学发光反应的场所，它的形状和内部结构会影响PMT光电倍增管探测器接收到的光子数，经过电路部分处理后将*终影响仪器的灵敏度。所以说反应腔室是整个系统中的核心部件。而O3臭氧的浓度及纯度等参数也同样对仪器的长期工作性能有重要影响。 一氧化氮NO和臭氧O3发生反应并产生一种特有的发光这种发光的强度与NO的浓度成线性比例关系。当受到电子激励的NO2分子衰减至较低的能量状态时便会发出红外光。明确地说就是：NO+O3→NO2+O2+hv。二氧化氮（NO2）必须首先转换成NO才能利用化学发光反应来进行测量。氮氧化物转换器采用钼作为催化剂,在高温下,将NO2转换为NO和O2 。NO2是通过一个被加热至大约325℃的钼转换炉来转换成NO的（不锈钢转换炉加热至625℃）。 
  氮氧化物，NOx是指只由氮、氧两种元素组成的化合物，是氮的氧化物的总称，它包括多种化合物，如一氧化二氮或氧化亚氮（N2O，也叫笑气）、一氧化氮（NO）、 二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二 氮（N2O5）等。除二氧化NO2氮以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝烟 （气），主要为一氧化氮NO和二氧化氮NO2，并以二氧化氮为主。氮氧化物都具有不同程度的毒性。

CLD化学发光法NO|NO2|NOx氮氧化物气体分析仪原理：

NO+O3→NO2+O2 （1）

NO2→NO2+hν （2）

在NO模式，当气样中的NO和O3（臭氧）反应生成NO2时，大约有10%的NO2处于激化状态（以NO2表示）。这些激态分子按（2）式向基态过渡时，发射出波长590～2500nm的光量子hv，其强度与NO浓度成正比，利用光电倍增管探测器将这一光能转变为电信号输出可推算出NO浓度。

在NOx模式（即NO和NO2混合物），被测的NO和NO2气体首先进入NOx转换装置，样气中的NOx包括NO和NO2，其中的NO2在此转换成NO，全部的NO经反应、检测，输出一个正比于NOx的直流电流，由NOx的浓度减去NO的浓度就可得到NO2气体的浓度。

CLD化学发光法NO|NO2|NOx氮氧化物气体分析仪分为单通道CLD化学发光法NO-NO2-NOx氮氧化物气体分析仪和双CLD化学发光法NO|NO2|NOx氮氧化物气体分析仪。

单通道NOx氮氧化物分析仪只有一个反应腔室和一个光电倍增管探测器，被测试的NOx样气（包括NO和NO2）被分成两路，**路经过NOx催化转化炉，全部转化为一氧化氮NO气体，然后进入反应腔室进行一氧化氮NO测量。**路不经过NOx催化转化炉，直接进入反应腔室进行一氧化氮NO测量。**路和**路气体轮流进入反应腔室，交替测量一氧化氮NO。**路测试得到总的NO气体，**路测试得到原始样气中一氧化氮NO气体。**路和**路测试的一氧化氮NO差值就是原始样气中的NO2气体浓度。

CLD化学发光法NO|NO2|NOx氮氧化物气体分析仪原理-单通道NO-NO2-NOx气体分析仪内部示意图

双通道NOx氮氧化物分析仪有两个反应腔室和两个光电倍增管探测器，被测试的NOx样气（包括NO和NO2）被分成两路，**路经过NOx催化转化炉，全部转化为一氧化氮NO气体，然后进入反应腔室1进行一氧化氮NO测量。**路不经过NOx催化转化炉，直接进入反应腔室2进行一氧化氮NO测量。**路和**路气体分别进入反应腔室1和反应腔室2，同时测量一氧化氮NO浓度。**路测试得到总的NO气体浓度，**路测试得到原始样气中一氧化氮NO气体含量。**路和**路测试的一氧化氮NO差值就是原始样气中的NO2气体浓度。

CLD化学发光法NO|NO2|NOx氮氧化物气体分析仪原理-双通NO-NO2-NOx气体分析仪内部示意图

CLD化学发光法NO|NO2|NOx氮氧化物气体分析仪原理-NO-NO2-NOx气体分析仪零点和跨度稳定性

CLD的优点为感度高可达0.1ppm，应答性好，在10000ppm范围内输出特性呈线性关系，适于连续分析。

为了提高CLD分析仪的感度，应尽量增大O3浓度，降低其他成分浓度。为此应检查臭氧发生管的效率，定期检查维护真空泵，使反应器维持在良好的减压状态。

NO2转换器的效率直接影响分析精度，故要定期检查，当转换器效率低于95%时，应更换新品。

在排气成分中，其他产生化学发光的物质有CO、烯烃等，由于它们都以比59nm短的波长发光，用能透过近红外光的玻璃滤光器后，可忽略它们对NO分析仪的影响。但CO2共存成分易转移NO2的能量，使发光消光。在CVS测定情况下，这种干扰可忽略。但在直接取样（直采法）时，CO2浓度变化大，要注意这种测定的影响。

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