日本HORIBA氮氧化物监测仪：技术与应用全解析

在环境监测和工业过程控制领域，精确可靠的氮氧化物监测对于环境保护和法规合规至关重要。

氮氧化物（NOx）作为主要的大气污染物之一，不仅对人体呼吸系统有害，还是光化学烟雾和酸雨形成的重要前体物。近年来，随着全球对环境质量的日益重视，氮氧化物监测技术的发展受到广泛关注。

日本HORIBA（堀场制作所）作为分析仪器领域的企业，其氮氧化物监测仪以高精度、可靠性和技术创新在行业内享有盛誉。

01 技术原理与演进

HORIBA氮氧化物监测仪采用多种先进测量原理，以满足不同应用场景的精准监测需求。

化学发光法（CLD）是HORIBA APNA-系列产品的核心技术。APNA-370采用的双向交替流动调制型化学发光法结合相关计算法，实现了单检测器同时对NO、NO2和NOx的连续监测。

这种设计不仅提高了检测效率，更确保了仪器的稳定性和高灵敏度。

量子级联激光（QCL）光谱技术是HORIBA在监测领域的最新突破。MEXA-ONE-QL-NX分析仪将基于量子级联技术的光源与高精度调整的双路径池相结合，实现了对中红外光谱区的高效探测。

IRLAM™技术是HORIBA创新的红外气体测量方法，应用于MEXA-ONE-XL-NX分析仪中，实现了低干扰、低噪声，同时兼具高灵敏度和宽量程的特性。

02 产品系列与特点

APNA-370：大气污染监测的得力工具

APNA-370专为环境空气监测设计，采用化学发光法原理，可同时测量NO、NO2和NOx浓度。

其标准量程为0~0.1/0.2/0.5/1.0ppm，并可在0~10ppm范围内选择4段量程，量程比控制在10以内。

该仪器集成了所有必需元部件，包括参比气体发生器、臭氧发生器、干燥单元、臭氧分解单元和取样泵等，无需任何辅助气体，大大简化了安装和操作流程。

仪器内部配备了具有自动循环功能的干燥单元，为臭氧发生器提供干燥空气，使长期连续监测成为可能。

MEXA-ONE-QL-NX：研发领域的创新解决方案

MEXA-ONE-QL-NX采用量子级联激光技术，能够直接、同时实时测量四种相关的含氮废气成分：NO、NO2、N2O和NH3。

这款分析仪提供高达5000 ppm的宽测量范围（对于NO），并通过使用极窄带光源和在减压下进行测量，显著降低了对其他废气成分的交叉敏感性。

其完整的测量系统专为测量NH3而开发，保证了非常快的NH3上升时间，不到5秒，而NO、NO2和N2O的响应时间更是不足2秒。

MEXA-ONE-XL-NX：发动机排放监测的专业选择

MEXA-ONE-XL-NX专门用于内燃机和燃气轮机排放的废气测量，采用IRLAM™技术，为研发发动机和后处理系统，减少NH3排放提供了高精度测量工具。

该仪器可以与其它HORIBA ONE系列系统集成，采用具有未来可扩展性的通用用户界面，实现了排放测量装置的控制、监测和管理的集中化。

03 性能参数对比

下表列出了HORIBA主要氮氧化物监测仪的关键性能参数：

APNA-370的检测下限可达0.5 ppb（量程≤0.2ppm时），具有出色的灵敏度，能够满足环境空气中低浓度氮氧化物的监测需求。

该仪器在重现性、线性和稳定性方面也表现优异，重现性为±1.0% F.S.，线性为±1.0% F.S.，零点漂移为±1.0ppb/天或±1.0%F.S./天。

04 应用场景分析

环境空气质量监测

HORIBA APNA-370专门针对环境空气监测设计，适用于城市空气质量监测站、背景站和区域站等应用场景。

氮氧化物能引起光化学烟雾和酸雨，尤其是二氧化氮对人体呼吸系统，包括喉咙、器官和肺部有负面影响。APNA-370的高灵敏度特性使其能够精确监测环境空气中低浓度的氮氧化物，为环境评估和预警提供数据支持。

工业过程与排放监测

在工业领域，HORIBA氮氧化物监测仪广泛应用于再生热氧化器效率控制、排放监测以及污水处理厂氧化亚氮排放监测等领域。

随着对温室气体排放的关注增加，HORIBA仪器在减少温室气体排放的N2O监测方面也发挥着重要作用。

发动机与后处理系统研发

MEXA-ONE系列分析仪广泛用于内燃机研发，特别是用于开发先进的氮氧化物后处理系统。

随着欧7/VII和国7等下一阶段排放法规的实施，对N2O和NH3等组分的监测需求日益增加。HORIBA的多种分析仪能够满足这些新兴的监测需求。

特殊应用场景

HORIBA氮氧化物监测技术还应用于一些特殊领域，如加氢站、沼气发电用硅氧烷监测以及氨浓度连续监测等。

在科学研究领域，甚至应用于测量牛打嗝产生的甲烷和二氧化碳等特殊场景。

05 操作与维护要点

仪器开机准备

为确保仪器最佳性能，开机前需进行充分准备。实验室环境应控制温度在20-25度之间，湿度最好控制在40%-65%之间。

建议先开空调和除湿机，待实验室的温度湿度都相对稳定后，再给仪器通电开机。

电路检查方面，应邀请专业电工检查实验室的地线是否良好，插座电源接触是否良好，UPS工作是否正常。

日常维护

对于使用载气的设备，需要检查压力表是否正常，气管接头是否有损坏。对于使用泵的设备需要检查是否有漏气状况。

APNA-370的标准配置中包括了一个具有自动循环功能的干燥单元，为臭氧发生器提供干燥空气，使长期连续监测成为可能。这一设计大大减少了日常维护工作量。

06 技术发展脉络

HORIBA在气体分析领域的技术发展体现了持续的创新精神。从传统的化学发光法到最新的量子级联激光技术，HORIBA始终走在分析技术前沿。

化学发光法作为成熟的氮氧化物监测技术，在APNA-370中得到了优化，通过双向交替流动调制设计，提高了单检测器的效率和性能。

量子级联激光技术代表了HORIBA在氮氧化物监测领域的最新进展，通过极窄带光源和减压测量，显著降低了对其他废气成分的交叉敏感性。

IRLAM™技术则是HORIBA自主创新的红外气体测量方法，实现了高精度、宽量程的测量。

07 未来发展趋势

未来，氮氧化物监测技术将朝着更高精度、更快响应、更多组分同时测量的方向发展。

HORIBA已经推出了能同时测量四种含氮化合物的MEXA-ONE-QL-NX分析仪，预示着多组分同时监测将成为未来发展趋势。

随着下一代燃料（如压缩天然气、电子燃料、生物燃料、NH3共燃等）的发展，对内燃机排放的监测需求将更加多样化。HORIBA的氮氧化物监测仪已为这些新兴应用做好准备。

系统集成化是另一个明显趋势。HORIBA ONE系列采用统一用户界面，实现了排放测量装置的集中控制、监测和管理，提高了用户体验和系统可靠性。

从城市环境空气质量监测到发动机排放控制，HORIBA的解决方案在不断演进。

随着环保法规日益严格和监测技术的不断发展，HORIBA将继续通过其技术优势，为全球环境保护和工业可持续发展提供坚实的数据支持。

对于使用者而言，了解这些技术原理与特点，将有助于更好地发挥仪器性能，获取准确可靠的监测数据。