紫外差分法

烟气紫外差分光谱法原理干扰因素
烟气紫外差分光谱法的原理是利用吸收分子在紫外到可见光段的特征吸收来研究大气层的痕量气体成分。

然而，在实际应用中，可能会受到一些干扰因素的影响，包括：
1. 颗粒物散射：烟气中的颗粒物会对紫外光产生散射作用，从而影响差分吸收光谱的测量结果。

2. 气体浓度波动：烟气中气体浓度的波动可能会影响紫外差分光谱的测量精度。

3. 仪器误差：紫外差分光谱仪本身可能存在误差，如光路准直、光强稳定度等，这些因素会影响测量结果。

4. 环境因素：温度、湿度、压力等环境因素的变化可能会影响烟气的成分和浓度，从而影响紫外差分光谱的测量结果。

为了减小这些干扰因素，可以采取以下措施：
1. 在采样时尽可能减少颗粒物进入采样系统。

2. 采用在线校准方法来修正气体浓度波动对测量结果的影响。

3. 对紫外差分光谱仪进行定期维护和校准，以确保其测量精度。

4. 在采样时记录环境因素，以便对测量结果进行修正。

3.1 DOAS 测量原理从稳定光源发出的光I o (λ，L)，通过气室后，由透镜收集光会聚进入光谱仪。

由于沿光程的气体分子的吸收、分子散射，导致了接收光强减弱。

在光通过距离L 的光程后，接收光I （λ，L ）可以由Lambert-Beer 定律来表示：00(,)(,)exp[((,,)()(,)(,))]()l Lj j R M j l I L I L p T c l l l dl N λλσλελελλ===⋅-⋅+++∑⎰ (3.1)对于每一种气体，(,,)j p T σλ是在波长λ，压力p 和温度为T 时的吸收截面。

()j c l 是沿光程在距离l 处的密度。

M ε和R ε分别表示瑞利散射、Mie 散射的消光系数。

N (λ)是光强I （λ，L ）上的光子噪声。

在图3.1a 中，I （λ，L ）为通过大气的后光谱(为了简化说明，假设其中只含有甲醛的吸收)。

在大多数的DOAS 系统中，回来的光被聚焦到光谱仪的入射狭缝上，经光谱仪分光，光谱由探测器记录。

由于光谱仪有限的分辨率，光谱I （λ，L ）的形状发生了变化，这个过程的数学描述是大气光谱I （λ，L ）与光谱仪的仪器函数H 进行卷积，图3.1b 表示与典型的仪器函数H 卷积后，投影在探测器上的光谱I*（λ，L ）。

在探测器记录光谱的过程中，光谱范围被映射为n 个离散的像元（PDA 或CCD 探测器），用i 来表记，每个像元表示从λ(i)到λ(i+1)的间隔积分。

这个间隔可以根据波长－像元映射ΓI 计算得到。

对于线性色散（:()(0)I i i λλγΓ=+⋅）, 像元的光谱宽度为常数（0()(1)()i i i λλλγ∆=+-=）。

像元i 上的光强'()I i 表示为（忽略任何的仪器因子，如不同像元的响应不一样），(1)()'()(',)'i i I i I L d λλλλ+*=⎰（3.2）一般而言，波长－像元映射ΓI 可以用多项式来表示：0:()qk I k k i i λγ=Γ=⋅∑ （3.3）矢量（k γ）确定了像元i-波长λ（i ）的映射。

紫外差分吸收法低浓度废气排放监测性能测试研究摘要：目前，废气排放监测中二氧化硫、氮氧化物的分析方法主要有非分散红外吸收法（NDIR）、非分散紫外吸收法（NDUV）、定点位电解法以及紫外差分吸收法（DOAS）等。

本文对这几种分析方法优缺点进行了分析比对，选择紫外差分作为测试研究对象，并按照HJ76-2017标准要求进行了实验室性能测试，测试结果表明，紫外差分分析仪在漂移、线性、检出限、响应时间等性能测试中表现优良，能满足HJ76-2017的标准要求。

关键词：紫外差分吸收法；超低排放；二氧化硫；氮氧化物；目前，我国固定污染源废气排放监测中主要使用的监测仪分析原理技术主要有以下几种方法：1.非分散红外吸收法（NDIR），技术成熟，主要污染气体在红外波段都有特征谱线，可以对污染物（SO2、NO、NO2等）浓度进行检测，但在整个红外波段，水分子有广泛的干扰吸收峰，不同污染气体分子之间存在交叉干扰，对温度波动敏感，低浓度监测工况下这些干扰因素影响突出[1，2,3]。

2.非分散紫外吸收法（NDUV），具有结构简单、特征吸收峰明显、不受烟气中常见组分测量干扰等特点[4,5,8]，但也存在成本相对高，测量组分较少，受到挥发性有机物分子干扰等问题。

3.定电位电解法，结构体积小，反应快速，测量组分多，成本低，但其存在检测精度低，受温湿度影响大、存在交叉干扰严重等问题[5，6，7]。

针对以上方法存在问题，利用紫外差分吸收技术（DOAS）开发烟气分析仪，基于DOAS原理的仪器具有结构比较简单，模块化设计，测量精度高，可实现多组分同时测量等优点[7，8，9,10]；随着技术进步，紫外光谱仪成本不断下降，光源寿命不断提高，体积重量也不断优化；这些年国内不少厂家都开发了基于DOAS技术的分析仪表，价格低廉、性能优异，在烟气连续监测中应用广泛。

图1可以看到典型的紫外差分仪表主要核心模块包含紫外光源部分（氘灯或氚灯）、光池部分（待测气体流经区域）、光谱仪（分析光谱强度和结构）及相关控制电路。

二氧化硫紫外差分法
二氧化硫是一种常见的气体污染物，可以使用紫外差分法来测定。

紫外差分法基于物质对紫外光的吸收特性。

二氧化硫在紫外光区域（200-400nm波长范围）有吸收峰，因此可以通过测量二氧化硫的吸收来确定其浓度。

紫外差分法的工作原理如下：
1. 基线扫描：通过扫描一定波长范围内的紫外光谱，建立初始的基线数据。

2. 样品扫描：将待测样品引入光学池并扫描相同波长范围内的紫外光谱，获得含有二氧化硫的样品光谱。

3. 差分计算：将样品光谱与基线光谱进行差分计算，得到二氧化硫的吸光度。

4. 标准曲线：使用一系列已知浓度的二氧化硫标准样品，按照相同的操作步骤测定它们的吸光度，并绘制标准曲线。

5. 浓度测定：通过对待测样品的吸光度与标准曲线的对比，确定二氧化硫的浓度。

紫外差分法具有快速、准确、灵敏度高的特点，常用于二氧化硫的环境监测和工业生产过程中的气体排放控制。

一、公司介绍天津市蓝宇科工贸有限公司是一家年轻的高成型科技型企业，具有一支以博士后、博士为科研领头人，以当地几所大学为技术依托的研发力量。

公司目前共拥有员工28人，全部大专以上文化程度，本科以上文化程度有26人，占员工总数93%，硕士学位（含中级职称）以上的有9人，占员工总数32%，博士学位（含高级职称）以上的有5人，占员工总数的18%。

依赖于一支通过长期培养而建立起来的技术团队，目前公司拥有多位在管理、仪器、光電子、机械及计算机方面独具特长的技术专家，形成了具有过硬开拓能力的专业技术团队，使得企业生机勃勃，向高新技术领域不断推进。

从2000年起，公司筹备组就开始了对紫外差分光谱（D O A S ）的基础性研究，2003年注册，自主研发了FB系列烟气颗粒物排放连续监测系统，其中FB-4000（烟气监测部分）是公司具有完全自主知识产权的核心产品，其核心技术采用紫外差分吸收光谱法（DOAS）测量SO2、NOx的浓度。

该系统综合光、机、电及计算机于一体，直接用算法避开飞灰和水蒸气对污染气体测量结果的影响，与传统方法（例如稀释法和抽取法，均采用较为复杂的过滤、冷凝等装置进行处理）相比，不仅消除了飞灰和水蒸气对污染气体测量结果的影响，而且大大降低了维护费用。

仪器通过了实际环境下的长时间使用，进一步完善了仪器的准确性、稳定性、可靠性。

完成了业内权威专家对本项目的产品鉴定，得到了业内专家的一致好评。

公司成立后，管理层实行了旨在推进技术创新的激励机制，全面贯彻“创新是发展之本、市场是发展之源”的指导方针，充分发挥和挖掘了我们在光机电和计算机结合的技术优势，形成了富有技术特色的发展之路。

由公司自主研发的FB系列烟气颗粒物排放连续监测系统，2003年4月18日在天津市计量技术研究所进行测试（放化字第20030020号），测试结果表明产品符合仪器标准技术要求。

2003年6月，天津市质量技术监督局对公司FB系列烟气颗粒物排放连续监测系统颁发企业产品执行标准证书（QHD528—2003）。

紫外差分光谱法烟气综合分析仪（以下简称分析仪）以紫外差分吸收光谱技术为核心的新型产品，主要用于排气管道中有害气体成分的测量，广泛应用于环境监测以及热工参数测量等部门，该分析仪是我公司多年精心研制的具有自主知识产权的高品质仪器，产品多项设计填补空白。

产品采用工业级高速处理器，10.1寸工业触摸屏，人机界面兼容按键和触摸双模式，可进行局域网和广域网的组网及数据传输；烟气取样、工况测量、烟气预处理三合一，现场使用方便；内置可充电锂电池，交直流两用，宽输入电压(DC12~28V,AC80~260V),电压适用范围更广；烟气测量采样双量程设计的数学模型修正算法，提高数据测量的准确性和线性度；关键部件采用恒温控制，提高仪器的温度适用范围。

精心的设计，友好的人机界面，竭诚为用户提供一款精致、、贴心、耐用的高品仪器该分析仪性能指标均符合国家环保局颁布的烟气测试仪的有关规定。

采用紫外差分吸收光谱技术和化学计量学算法测量SO2、NO、NO2、O2、CO、CO2、H2S等气体的浓度，不受烟气中水蒸气影响，具有较高的测量精度和稳定性，特别适合高湿低硫工况测量，具有测量精度高、可靠性强、响应时间快、使用寿命长等优点。

分析仪研制过程中广泛征求专家及广大用户的意见，采用高性能长寿命脉冲氙灯、耐腐蚀吸收池、进口高分辨光谱仪、传感器及新材料领域的高新技术，竭力为用户提供一台质量可靠、性能稳定的高品质仪器。

GB/T37186-2018《气体分析二氧化硫和氮氧化物的测定紫外差分吸收光谱分析法》HJ/T397-2007《固定源废气监测技术规范》DB37/T2704-2015《固定污染源废气氮氧化物的测定紫外吸收法》DB37/T2705-2015《固定污染源废气二氧化硫的测定紫外吸收法》DB37/T2641-2015《便携式紫外吸收法多气体测量系统技术要求及检测方法》JJG968-2002《烟气分析仪检定规程》GB13233-2011《火电厂大气污染物排放标准》紫外差分光谱法烟气综合分析仪,紫外差分烟气综合分析仪,紫外烟气综合分析仪,紫外差分光谱法烟气分析仪,紫外差分烟气分析仪,紫外烟气分析仪,紫外差分烟气分析仪仪价格,紫外差分烟气分析仪厂家,紫外差分烟气分析技术指标,紫外差分烟气分析仪操作指南,紫外差分烟气分析仪使用方法,紫外差分烟气分析仪,紫外烟气分析仪,紫外差分光谱法烟气分析仪,GB37186紫外差分光谱法烟气分析仪3.技术特点1.采用紫外光谱差分吸收技术（DOAS）测量固定污染源排气中的SO2、NO、NO2等气体浓度，测量精度高，不受烟气中水蒸气影响，特别适合高湿低硫工况。

紫外差分吸收法
紫外差分吸收法（Ultraviolet Difference Absorption Spectroscopy）是一种分析化学技术，用于测量物质在紫外光区域的吸收特性。

该方法常用于分析溶液中的物质浓度或反应动力学研究。

紫外差分吸收法的基本原理是通过比较两个或多个样品在相同的紫外光（通常在200-400纳米波长范围）照射下的吸收差异。

通常，其中一个样品作为基准样品，其他样品与之对比。

具体操作步骤如下：
1.准备样品：将所需测定的样品制备成溶液，并与基准样品进行
对比。

2.设置仪器参数：将紫外可见分光光度计或分光光度计设置为所
需的波长范围，并调节光强和其他参数。

3.扫描测试：将基准样品和其他样品分别放入光池，并通过光束
将紫外光照射到溶液中。

仪器将测量吸收光强差异并记录数据。

4.分析数据：通过计算差分吸光度（差分光强）来获得样品之间
的差异。

这可以通过减去基准样品的吸光度值来实现。

紫外差分吸收法可以用于许多应用，例如测定溶液中物质的浓度、了解反应动力学的变化、监测化学反应过程中的物质转化等。

它通常具有灵敏度高、选择性强、操作简便等优点，因此在化学分析和研究中被广泛使用。

紫外差分气体分析一、概述紫外差分气体分析仪OEM 模块是我司针对国内外环保、工业控制现场在线气体分析自主研发的一款烟气分析仪产品。

它基于紫外吸收光谱和差分吸收光谱原理，采用光学技术平台，可在线分析测量包括SO 2、NO 、NO 2、O 2、H 2S 、Cl 2、NH 3等多种气体浓度。

二、 技术原理● 紫外差分气体分析DOAS 原理由于同种气体在不同光谱波段有不同的吸收，不同气体在同一光谱波段的吸收叠加作用，通过对连续光谱的分析，可以同时测量多种气体。

本系统采用全息光栅对被测气体吸收后的光进行分光，使用阵列传感器将分光后的光信号转换成电信号，获得介质的连续吸收光谱，实现了多种气体的同时测量。

● 独特的差分光学吸收光谱算法使用其对连续光谱数据进行处理得到气体浓度。

光束穿过长度为L 的被测气体环境后，由于气体对光的吸收作用，光能量将发生衰减。

被测气体在波长λ处对光强的吸收，可用Beer-Lambert 关系准确表述：()()()(){}0I =I exp -L C +i i λλσλελ⎡⎤⎣⎦式中：()0I λ－入射光在波长λ处相对强度； ()I λ－出射光在波长λ处相对强度； L －光程；C i －第i 种气体浓度； ()i σλ－第i 种气体的吸收系数；()ελ－粒子散射等因素导致的消光系数；由上式可见，普通的算法根本无法区分光衰减是气体吸收引起的还是粒子散射等非吸收引起的，而差分吸收算法是将气体的吸收分解为两部分：()()()=+i ir is σλσλσλ，其中()ir σλ是随波长快变化的部分，()is σλ是随波长慢变化的部分，而粒子散射等因素导致的消光作用都是随波长缓慢变化的。

显然，吸收中随波长快变化的部分只与气体吸收有关，对其进行相应的算值便可得到相关气体的浓度。

分析仪光学原理如下图（图1）所示。

图 1 紫外分光光度法光学原理图分析仪光学原理图分析仪采用紫外差分算法检测气体浓度，其中SO2、NOx等气体在紫外波段存在吸收，如图2所示：图 2 各组分气体在紫外波段的吸收图三、模块示意图图3：低量程模块示意图四、技术参数五、模块特点●采用最先进在线分析技术，精度高、下限低、温漂小✓采用紫外吸收光谱气体分析技术和化学计量学算法，测量精度完全不受水分和粉尘影响，探测下限低、温漂小。

紫外差分法一、引言紫外差分法（UV-Vis Difference Spectroscopy）是一种常用的光谱分析技术，通过测量样品在紫外可见光区的吸收和透射光谱，得到样品中分子结构和化学键的信息。

本文将从以下几个方面详细探讨紫外差分法的原理、应用以及实验步骤。

二、原理1.紫外可见光谱原理紫外可见光谱是一种通过测量样品对紫外光和可见光的吸收或透射来得到样品结构和化学键的信息的分析方法。

紫外可见光谱仪一般包括光源、单色器、样品室和光检测器等部分，其中单色器用于将宽频谱的光分离成单色光。

2.差分光谱原理差分光谱法是一种检测微弱光谱信号的方法。

在紫外差分法中，通常选择两种具有相关性的样品进行测量，一种是实验样品，另一种是参比样品。

两种样品都会在同样的实验条件下进行测量。

得到两种样品的光谱曲线后，将参比样品的光谱曲线从实验样品的光谱曲线中减去，得到差分光谱。

3.紫外差分法原理紫外差分法通过比较样品和参比样品的差分光谱，可以更准确地分辨出样品中存在的化学物质。

差分光谱中，正值表示实验样品比参比样品的吸收强度更大，负值则表示实验样品比参比样品的吸收强度更小。

三、应用紫外差分法广泛应用于材料科学、生物化学、环境监测等领域。

以下是紫外差分法的几个主要应用方向：1.分析物质的组成通过紫外差分法可以对材料中的不同成分进行分析，从而得到物质的组成信息。

例如，可以通过差分光谱得到多酚类物质的结构特征。

2.监测反应过程紫外差分法可以用于监测化学反应中的变化过程。

通过测量反应物和产物的差分光谱，可以研究反应过程中的物质转化情况，以及反应机理。

3.制药行业应用在制药行业中，紫外差分法常用于药物质量控制和剂型开发过程中。

通过测量药物和杂质的差分光谱，可以检测药物的纯度，确保药物质量。

4.生物化学研究紫外差分法在生物化学研究中也有广泛应用。

例如，可以通过差分光谱研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能。

四、实验步骤1.准备样品和参比样品根据实验需要选择合适的样品和参比样品，并确保样品和参比样品的纯度和稳定性。

分光光度法是紫外差分分光光度法是一种常用的紫外差分分析方法。

它是利用样品在紫外光区域中的吸收特性来进行定量分析的一种方法。

在分光光度法中，根据样品溶液的吸收曲线，可以推断出样品中所含有的化合物的种类和含量。

下面将详细介绍分光光度法的原理、仪器设备、操作步骤和应用领域。

一、原理分光光度法基于比尔-朗伯定律，即物质溶液对光的吸收与光程、物质浓度和溶液的吸收系数成正比。

根据该定律，可以建立吸光度与溶液中物质浓度之间的关系。

在紫外光区域，许多有机化合物具有特定的吸收波长和吸收峰，因此可以通过测量样品的吸光度来确定其中的成分。

二、仪器设备分光光度法所需的主要仪器设备包括紫外可见分光光度计、样品室、比色皿和光源。

紫外可见分光光度计是测量吸光度的基础设备，样品室用于安放样品溶液以进行测试，比色皿用于容纳样品溶液。

光源提供光源发射的电源。

三、操作步骤1.准备样品溶液：根据实验需求，选择适当的溶剂将样品溶解，并稀释到合适的浓度。

2.设置仪器参数：根据样品特性和实验要求，设定合适的波长、光强和检测器灵敏度。

3.进行基线校正：取空白试样，在所选波长下测量其吸光度，并记录下基线值。

4.测量样品吸光度：取适量的样品溶液放入比色皿中，将比色皿放入样品室进行测试，记录下吸光度值。

5.计算样品浓度：根据吸光度值以及样品的吸收系数，利用比尔-朗伯定律计算样品的浓度。

四、应用领域分光光度法在许多领域都有广泛的应用。

其中包括生物化学、药学、环境监测、食品安全等领域。

比如在生物化学中，可以通过测量酶的活性来研究生物分子的功能；在药学中，可以用于药物的纯度分析和含量测定；在环境监测中，可以用于检测水、大气和土壤中的有害物质；在食品安全中，可以用于检测食品中的添加剂和污染物等。

综上所述，分光光度法是一种常用的紫外差分分析方法。

它通过测量样品溶液在紫外光区域的吸光度来定量分析样品中的化合物。

分光光度法具备技术简单、操作方便、结果准确等优点，因此在许多领域都得到广泛应用。

长光程吸收池在紫外差分分析仪中的应用赵金宝;阎杰;程鹏【摘要】针对超低排放的要求,设计了一套基怀特型长光程吸收池的紫外差分气体分析仪系统.通过详细的光学计算和结构设计,能降低紫外差分气体分析仪零点和量程飘移,实现长时间稳定运行,使分析仪更适用于超低排放的在线监测环境.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2018(025)005【总页数】4页(P52-55)【关键词】紫外差分吸收光谱;长光程吸收池;在线监测【作者】赵金宝;阎杰;程鹏【作者单位】中国环境监测总站,北京 100012;安徽皖仪科技股份有限公司,合肥230088;安徽皖仪科技股份有限公司,合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】X8510 引言大气污染在全世界范围内已经变成一个非常严重的问题，中国这些年随着经济不断发展，随之而来的污染问题也变得明显。

针对这种日益严峻的大气污染现状，国家各工业协会的细分行业发展规划和相关的环保政策也纷纷出台，例如：《火电厂大气污染物排放标准》《锅炉大气污染物排放标准》《环境空气质量标准》等[1-3]；同时，2007年颁布的《固定污染源烟气（SO2、NOx、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76-2007）和《固定污染源烟气（SO2、NOx、颗粒物）排放连续监测技术规范》（HJ/T 75-2007）[4,5] 也迎来了重大修订，新的标准于2018年3月1日正式施行。

新的标准对超低排放的在线监测设备进行更加详细和严苛的规范，这对低量程的在线监测设备的性能提出了更高的要求，国产的CEMS在线监测设备厂商将迎来一轮新的机遇和挑战。

目前，市场上针对在线烟气排放的设备主要有以下几种方法：非分散傅里叶红外方法(FTIR)、紫外差分法（DOAS）、电化学方法等。

非分散傅里叶红外方法(FTIR)是一种很成熟的技术方法，长期用于化学分析，具有分辨率高，可以对多种气体分子进行测量的优点。

其缺点是：价格昂贵、易受水汽和粉尘等的影响；环境适用性低，对工况要求高；抗干扰能力差等缺点。