离子色谱法测定燃煤电厂烟气中的三氧化硫

北极星环保网讯:摘要：建立一种离子色谱的方法来测定燃煤电厂烟气中的三氧化硫(SO3)的浓度。用异丙醇溶液吸收烟气中的SO3使其在溶液中转化为SO2-4，样品再依次过C18柱、钠柱、022  μm滤膜，并经在线预处理除去异丙醇对测定的干扰。本实验采用的是IonPac AG11HC(4×50 mm)+ IonPac AS11HC(4×250  mm)离子交换柱，以10 mL/min  KOH的速度梯度淋洗。采用该方法测得的结果相对标准偏差均小于32%，加标回收率在887%～1098%之间，该方法检测限低，灵敏度好，测定结果真实可靠。

煤炭燃烧发电目前仍然是中国最主要的电力能源转化方式。煤炭燃烧不可避免会产生大量的烟气[1]。烟气中的硫氧化物大部分是二氧化硫(SO2)，其中有部分SO2会氧化成SO  [2]3。SO3是一种极易吸湿的物质，吸湿后形成的硫酸酸雾会粘附在锅炉设备以及SCR(Selective Catalytic  Reduction)[3]系统的下游设备上，长期运行时会对设备造成严重的腐蚀。另外，形成的H2SO4 还会和NH3  反应生成硫酸氢铵[(NH4)HSO4]和硫酸铵[(NH4)2SO4]，导致SCR催化剂积灰堵塞[4]。而且，SO3  和酸雾还会和飞灰中的氧化钙(CaO)形成CaSO4，堵塞SCR催化剂微孔，降低其脱硝活性[5]。因此，分析烟气中SO3的浓度已成为调控锅炉运行条件，验收和评价SCR催化剂的必备手段。

本实验主要研究的是烟气中SO3，采用80%异丙醇吸收液，将样品中的SO3转化为SO2-4，而抑制SO2在溶液中的溶解及氧化，从而减少SO2对测定结果的影响[2]，采用具有检测限低，灵敏度高的离子色谱的方法[6]测定样品中的SO2-4，从而测得燃煤电厂烟气中的SO3的含量。但是高浓度异丙醇的存在会对SO2-4的测定造成一定影响，所以本研究采取阀切换的在线预处理方法除去异丙醇的影响[7]。通过测得的SO2-4，换算标况下烟气中SO3的浓度值。

1试验部分

1.1仪器

ICS2100型离子色谱仪，包括一个六通阀和一个十通阀，单元泵，电化学连续自再生抑制器，电导检测器，淋洗液发生器，25  μL定量环。数据收集和处理是采用变色龙68 色谱工作站，外加一个蠕动泵。

C18前处理柱，SPENa柱，022 μm水性滤膜针头滤器。

IonPac AG11HC阴离子保护柱(4×50 mm)，IonPac AS11HC阴离子分析柱(4×250 mm)，TACULP1(4×35  mm)预浓缩柱。

1.2试剂

SO2-4标准储备液：1 000 mg/L

试验用水为新制备的电阻率大于182 MΩ˙cm的二次去离子水。

1.3色谱条件

IonPac AG11HC阴离子保护柱(4×50 mm)，IonPac AS11HC阴离子分析柱(4×250 mm);进样体积25  μL。柱温30℃;流速1 mL/min;梯度淋洗过程：0～10 min，KOH溶液浓度为20 mmol/L;10～16 min，KOH溶液浓度为35  mmol/L，16～20 min，KOH溶液浓度为20 mmol/L;蠕动泵的流速为055 mL/min。

1.4样品前处理

取样10 mL，用已经预先用10 mL甲醇和10 mL水活化过的C18萃取小柱和SPENa柱串联，除去吸收液中会损害色谱柱的有机物和重金属离子，弃去前3  mL流出液，收集后面的流出液，最后过022  μm的滤膜，用于离子色谱抑制电导的测定。在上述色谱条件下，以保留时间定性，峰面积标准曲线外标法定量，峰面积与样品质量浓度成正比[8]。

1.5样品在线预处理

手动进样25 μL后，开启外接泵，用去离子水将25  μL样品溶液从定量管转移到浓缩柱上;然后，再切换六通阀，使预浓缩柱中的样品离开高纯水流路进入离子色谱分离流路实现进样，在样品转移过程中，样品中阴离子被预浓缩柱保留，而样品中异丙醇随高纯水流出预浓缩柱进入废液。整个样品预处理过程在线进行，由色谱软件自动控制。

2结果与讨论

2.1前处理条件的选择

由于燃煤产生的废气成分复杂，会对色谱柱造成一定的影响，因此采用C18小柱和SPENa柱串联对样品进行预处理来除去可能含有的有机物和金属离子。

2.2在线预处理条件的选择

通过实验可以发现转移时间太长时，使用的去离子水过多，去离子水中的微量SO2-4会累积在阴离子浓缩柱上，从而干扰样品中SO2-4的测定。转移时间太短时，使用的去离子水量过少，定量管中的阴离子未能完全转移到浓缩柱上，预浓缩柱中的异丙醇也未能完全除净。

试验表明：样品转移时间设定为05 min，可满足分析的要求，异丙醇峰的影响已消除。

2.3分离条件的选择

采用该色谱柱最佳的淋洗液条件20 mM KOH，在10  min之内SO2-4已经顺利出峰，而且峰型较好，但是为了实验的顺利进行，之后需要用高浓度KOH冲洗柱子，因此选用了0～10 min，KOH溶液浓度为20  mmol/L;10～16 min，KOH溶液浓度为35 mmol/L，16～20 min，KOH溶液浓度为20 mmol/L的梯度淋洗过程。

采集了不同燃煤电厂烟气的样品，定容至250  mL，稀释500倍后，按照14进行样品前处理，在13的色谱条件下进行测定，结果见表4。1号样品色谱图见图1。7结果计算根据测得的SO2-4浓度，换算得到SO3含量，再根据采集烟气样品的标况体积，可以计算得出折算到标准状态下的烟气中SO3的浓度值。烟气样品中SO2的浓度值如

3结语

本研究通过80%异丙醇吸收液将燃煤电厂烟气中的SO3转化为SO2-4，然后采用离子色谱抑制型电导的方法对吸收液中的SO2-4含量进行了测定，从而得出烟气中SO3含量。通过实验结果我们可以看出，离子色谱法测定燃煤电厂烟气中的SO3具有灵敏度高，检测限低，线性良好，回收率好的特点，能够充分满足测试要求，具有一定的实用价值。

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