背景介紹：氧化亞氮屬于溫室效應氣體，氧化亞氮（N2O）是一種強力的溫室氣體，對環境有著多方面的影響，能夠吸收中心波長為7.78、8.56、16.98um的長波紅外輻射，從而產生溫室效應。本論文研究人員使用一種克拉克型的氧化亞氮微電極實現對污水處理廠中氣相狀態下氧化亞氮的排放，用于對氣相中的在線氣體測試，并對其線性度、溫度依賴性、信號飽和度進行評估。研究該氧化亞氮傳感器用于國產全序批式反應器（SBR）中的N2O的在線檢測，并與商業化的在線氣體分析儀（氣相色譜）的測試結果進行相關對比，這項研究也是首次基于溶解的氧化亞氮在線測試數據實現了在一個全面的污水處理設施體系中實現對氧化亞氮氣體排放的濃度的可靠測試。

Unisense微電極系統的應用

首先進行電極的極化，提前個12小時，打開微電極主機，插上電極，將極化電壓調到開始，過夜極化。將準備好的含有不同濃度（0ppmv、25.5ppmv、50.1ppmv）的氧化亞氮混合標準氣體混合物放置于3L的標準密閉容器中，放入氧化亞氮電極，待信號穩定后測定，獲取N2O的標準曲線（矯正曲線的測試溫度在15-33攝氏度）。

實驗結果

unisens開發的克拉克型N2O氣體傳感器被證明是可靠的，可用于替代污水處理廠所采用的在線檢測N2O的氣相排放標準方法。在N2O濃度的高低范圍內，其傳感器都是線性的，其中N2O的檢測上限達到2750 ppmv。并充分預測到在進行常規校準時，考慮了溫度對傳感器信號的影響。氧化亞氮微電極氣體傳感器成功地描述了氣體的排放，甚至比商業化的分析設備（分析的N2O濃度超過500 ppmv時）給出的測試值還要精確。在本研究中，商業化的氣體分析設備測試給出的總一氧化二氮排放量低估了14.0%。兩種估算N2O排放量的方法，其中使用溶解法的N2O測量由一個液體N2O傳感器測試獲得了98.7%的準確度，或采用的傳感器測試氧化亞氮的氣體排放量達到了87.0%準確度。

圖1、圖A表示的是完整的N2O氣體傳感器及控制器;圖B表示的是完整的溶解態N2O傳感器及控制器;圖C放置在取樣罩內的氣體傳感器的特寫;圖D表示的是和取樣罩置于整體的活性污泥SBR中。

圖2、3種不同濃度的N2O氣體混合物(●0 ppmv；▲25.5 ppmv；■50.1 ppmv)下，在一定范圍內傳感器信號的指數變化作為溫度15-35度的函數。圖B表示的是實際測試的不同濃度的N2O氣體混合物時（●○0ppmv;▲△25.5 ppmv;50.1 ppmv■□），傳感器信號值（開口符號）與預測的傳感器信號值（封閉的符號）。從圖中可以看出，實測值與預測值基本一致。

圖3、使用氣體傳感器(綠線)和商業紅外氣體分析儀(黑線)在一體化的SBR上進行4天的N2O排放監測。從圖中可以看出，氣體傳感器比傳統的商業化的紅外氣體分析儀，能夠測試出混合氣體中較高濃度的氧化亞氮。

圖4、污水處理廠典型的SBR序批式反應器中N2O氣體排放濃度(藍色虛線)、液體中的N2O濃度(橙色實線)、溶解的氧化亞氮濃度的預測(灰色線)和N2O溶解排放預測濃度(黑色虛線)(采用文獻5提出的方法)的典型SBR剖面圖。圖A是需氧階段，圖B缺氧階段，圖C沉降和沉淀階段。

圖5、克拉克型微電極氣體傳感器、商業化紅外線型其他分析儀和氣相色譜之間的比較。測試的一氧化二氮氣體混合物的大約濃度為1000、2000和3000 ppmv。從表中可以看出，微電極氣體傳感器相比于另外兩種測試方法，具有更高的準確度，尤其是當氣體混合物中氧化亞氮的濃度越高，其差別越大。

結論與展望

研究人員應用了克拉克型一氧化二氮微電極(N2O)傳感器（unisense丹麥）通常用于測量廢水處理廠(WWTPs)中溶解態的N2O濃度，但以前從未應用于全面污水處理廠的氣相N2O排放檢測。在本論文研究中，研究人員對一臺N2O氣體傳感器進行了測試和驗證，用于在線氣體測量，并對其線性度、溫度依賴性、信號飽和度和漂移進行了評估。研究人員發現，N2O氣體傳感器是用于全序批式反應器(SBR)N2O在線監測并將廢水與商業在線氣體分析儀的結果進行了比較。該傳感器成功地測試出氧化亞氮的排放，在N2O濃度超過500 ppmv時，克拉克型一氧化二氮(N2O)傳感器甚至比商業化的在線分析傳感器給出的數值更精確。這種克拉克型氧化亞氮微電極在基于污水中溶解的N2O在線數據的排放檢測，首次實現了一個全面的污水處理設施中對氣體的可靠估計的研究。該項研究也為研究人員在一個實驗裝置中對氣相和液相狀態下動態的氧化亞氮的濃度的同步檢測提供了可能，這項研究也是首次基于溶解的氧化亞氮在線測試數據實現了在一個全面的污水處理設施體系中實現對氧化亞氮氣體排放的濃度的可靠測試。這說明丹麥unisense開發的這套氧化亞氮微電極在污水處理廠N2O的排放機制研究領域存在很好的應用前景。