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日本 HORIBA 氮氧化物监测仪 APNA-380 的技术原理是什么

更新时间:2025-07-17点击次数:27
一、产品定位
APNA-380 是 HORIBA 面向环境空气、烟气脱硝装置、半导体洁净间及科研实验室开发的 ppb 级氮氧化物(NO、NO₂、NOₓ)连续监测仪。基于化学发光法(Chemiluminescence Detection, CLD)并结合交替流动调制技术,可在 0–0.5 ppm 标准量程内实现高精度、低漂移、实时在线测量,满足日本环境省、美国 EPA RFNA-0506-157 以及欧盟 MCERTS 认证要求。
二、产品特性
  1. 测量组分与量程
    • 组分:NO、NO₂、NOₓ
    • 标准量程:0–0.1 / 0.2 / 0.5 / 1.0 ppm(四段可自动或远程切换)
    • 扩展量程:0–10 ppm(选配)
    • 检出限:≤ 0.5 ppb(2σ,30 min 平均值)
  2. 性能指标
    • 重复性:±1.0 % F.S.
    • 线性:±1.0 % F.S.
    • 零点漂移:≤ ±1 ppb / 24 h
    • 跨度漂移:≤ ±1 % F.S. / 7 d
    • 响应时间(T90):≤ 60 s
  3. 结构与材质
    • 反应池:镀金不锈钢,耐腐蚀、低记忆效应
    • 光检测器:高灵敏度光电倍增管(PMT),带制冷恒温控制
    • 内置无催化剂热敏臭氧分解器,确保尾气安全排放
  4. 通信与数据管理
    • 标准输出:0–1 V / 0–10 V / 4–20 mA(瞬时或动态平均)
    • 数字接口:RS-232C、Modbus® TCP / RTU、USB(数据导出)
    • 远程访问:PC、平板或智能手机通过局域网实时监控与诊断
  5. 维护便捷性
    • 交替流动调制设计减少光学漂移,无需频繁零点校准
    • 预热时间 ≤ 30 min,每周仅需一次跨度检查
    • 前置过滤器更换周期 ≥ 3 个月(常规大气环境)
三、工作原理
  1. 化学发光反应
    样品气中 NO 与仪器内部生成的臭氧 O₃ 在反应池内发生如下反应:
    NO + O₃ → NO₂* + O₂
    NO₂* → NO₂ + hν(600–3,000 nm,主峰 1,200 nm)
    光子被 PMT 检测,其强度与 NO 浓度成正比。
  2. NO₂ 转化
    由于 NO₂ 本身不发光,仪器通过 325 ℃ 钼催化转换器将 NO₂ 定量还原为 NO,随后进入同一反应池进行检测。NO₂ 浓度 = NOₓ 浓度 − NO 浓度,实现三组分同时监测。
  3. 交替流动调制
    电磁阀以 1 Hz 频率交替切换三条气路:
    A 线:样品气 + 催化转化(测 NOₓ)
    B 线:样品气直通(测 NO)
    C 线:零气(零点校正)
    同一 PMT 依次检测三条气路信号,消除光源与检测器漂移,确保长期稳定性。
  4. 干扰抑制
    • 光学滤光片仅透过 NO₂* 特征波长,排除 H₂S、SO₂ 等化学发光干扰;
    • 样品气经 Nafion 干燥器除水,防止水蒸气淬灭;
    • 高 CO₂ 样品采用稀释补偿,减少淬灭误差。
四、技术规格一览
表格
项目参数
测量原理交替流动调制化学发光法(CLD)
量程0–0.5 ppm(标准),0–10 ppm(可选)
检出限≤ 0.5 ppb
响应时间T90 ≤ 60 s
重复性±1.0 % F.S.
线性±1.0 % F.S.
零点漂移≤ ±1 ppb / 24 h
气体流量0.8 L min⁻¹
电源100–240 VAC,50/60 Hz
功耗150 VA
外形尺寸430 W × 550 D × 221 H mm
重量≈ 20 kg
安装方式19 英寸支架或台式
五、应用场景
• 环境空气自动监测站:城市空气质量日报、光化学烟雾预警
• 烟气连续监测系统(CEMS):SCR/SNCR 脱硝装置效率评估
• 半导体洁净室:AMC(气载分子污染物)监控
• 科研与实验室:光化学机理研究、材料表面 NOₓ 吸附实验
六、维护与校准
  1. 每日:自动零点校准(使用活性炭过滤零气)
  2. 每周:手动或远程跨度校准(NO 标准气体 80 % F.S.)
  3. 每月:检查臭氧发生器紫外灯强度,必要时更换
  4. 每季度:清理钼催化转化器,检查密封件
七、总结
APNA-380 以 ppb 级灵敏度、交替流动调制 CLD 技术、完善的通信接口及全球认证体系,为氮氧化物连续监测提供了高精度、低维护、可追溯的完整解决方案,是环境监管、工业过程优化及科学研究领域的仪器。


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