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CO₂检测方法研究现状

2024-08-05 17:09:59

来源:计量科学与技术

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近些年来,随着化石资源利用和工业发展,CO₂排放量不断增加,造成全球温室效应进程加快。CO₂作为最主要的温室气体和工业碳排放物,其过度排放会造成一系列的环境问题 。因此,为应对全球气候变化,减少碳排放已经成为全球的重要攻关任务 。为了我国在 2030 年前实现碳达峰,2060 年前实现碳中和的目标,对 CO₂检测技术的研究和发展具有重要意义。CO₂ 的来源按排放源分类可以主要分为固定源、移动源和逸散源 ,其中固定源是CO₂排放的主要来源。其碳监测方法主要分为连续检测法和核算法两种。传统上以核算法为主,主要依赖数据收集和归纳,适用范围广,方法简单明确易懂,但误差比较大,易受人为因素干预。连续检测法则具有精度高、误差低和人为影响因素少等优点,是固定源 CO₂ 检测的主要发展方向。在欧洲、美国等国家,CO₂ 等温室气体的连续检测工作起步较早,系统较为成熟,而我国的温室气体排放检测工作发展较晚,对温室气体监测管理的检测技术体系尚未建设完善。因此,对 CO₂ 的连续检测方法的研究将为我国开展碳排放的统计检测核算体系建设提供重要保障。目前,存在多种不同类型的 CO₂ 检测方法,检测方法的分类也有所不同。本文按是否有化学反应可将检测方法大致分为化学分析法和物理光学分析法两大类。化学分析法涵盖电位滴定法 、化学吸收法、气敏传感技术、气相色谱法(GC) 和质谱法 (MS)等;而物理光学分析法则包括傅里叶红外光谱技术(FTIR)、离轴积分腔吸收光谱技术(OA-ICOS)、非分散红外光谱技术(NDIR)、光腔衰荡光谱技术(CRDS)以及可调谐半导体激光吸收光谱法(TDLAS) 等方法。通过对测量设备、测量原理和结果三个方面比较各类方法发现,化学分析法的成本较低,操作方法较简便,但检测准确度、响应速度和稳定性不佳。相比之下,物理光学分析法是一种作为新兴的检测技术,利用 CO₂ 等气体对光谱具有选择性吸收原理,结合电子技术和微计算机技术,可以实时在线检测目标气体的浓度。与化学分析法相比,物理光学分析法具有更高的检测灵敏度,易于观察和控制,在CO₂检测方面具有巨大的优势。