Oxid uhelnatý

Oxid uhelnatý

Číslo CAS – 630–08–0

Metody měření znečišťujících látek v únicích do ovzduší

Stanovení oxidu uhelnatého

Oxid uhelnatý je znečišťující látkou vznikající nedokonalým spalováním paliv všech druhů. Přítomnost plynného oxidu uhelnatého se projevuje širokým absorpčním dubletem v infračervené oblasti s vrcholy okolo 2 130 a 2 170 cm-1. Chemicky je oxid uhelnatý poměrně pasivní. Na vzduchu se vzněcuje asi při 700°C a shoří na oxid uhličitý. Oxid uhelnatý je anhydridem kyseliny mravenčí, s vodou však nereaguje a rozpouští se v ní jen omezeně. Průměrný obsah CO v atmosféře Země vyjádřený objemovým zlomkem je asi 1.10-7, což odpovídá celkovému množství asi 500 miliónů tun této sloučeniny s průměrnou dobou setrvání v atmosféře 36 až 110 dnů. Většina uvedeného množství vzniká oxidací methanu reakcí hydroxylových radikálů. Obsah methanu v ovzduší přitom činí více jak desetinásobek obsahu CO, tzn. asi 1.10-6. Anthropogenní zdroje se na obsahu CO podílí asi 6 % (Manahan 1994).

Manuální metody stanovení

Pro manuální stanovení oxidu uhelnatého se používá převážně metody duální GC-TCD popsané v části věnované stanovení kyslíku. Mez detekce oxidu uhelnatého touto metodou vyjádřená objemovým zlomkem činí zhruba 500 ml/m3 (což odpovídá hmotnostní koncentraci CO za normálních podmínek 625 mg/m3).

Tato metoda odpovídá metodě 10B Method 10B – Determination of carbon monoxide emissions from stationary sources (Code of Federal Regulations US EPA 1999).

Jen zřídka se setkáme s použitím již zastaralé metody využívající Orsatova přístroje.

Instrumentální on-line metody stanovení

Instrumentální metody stanovení oxidu uhelnatého využívají v převážné míře postupů infračervené absorpční spektrometrie. V současné době se nejvíce využívá postupů nedisperzivní spektrometrie (NDIR), ovšem stejně jako v případě všech ostatních látek aktivních v infračervené oblasti spektru1 se v blízké budoucnosti pro on-line stanovení oxidu uhelnatého prosadí použití FTIR. V některých případech se používá i neselektivních termochemických analyzátorů. Pro stanovení oxidu uhelnatého v odpadních plynech ze stacionárních zdrojů se jako referenční metody využívá nedisperzivní infračervená spektrometrie (NDIR) (ČSN EN 15058). Tato evropská norma uvádí normovanou referenční metodu (NRM) odběru vzorku a stanovení oxidu uhelnatého v odpadních plynech vypouštěných do ovzduší potrubím nebo komíny.

Této normované referenční metody se používá při jednorázovém měření a při kalibraci nebo nastavení automatizovaných měřicích systémů (AMS) trvale instalovaných na komínech a dále pro potřeby řídicích systémů a další účely.

Z potrubí či komína se během stanovené doby odebírá řízeným průtokem reprezentativní vzorek spalin. Na výstupu ze odlučovače vodní páry nesmí být překročena maximální teplota rosného bodu 4°C. Pro odloučení jemných prachových částic se používá sekundárního filtru s velikostí pórů menší než 5 μm. Může být vyroben například ze skelných vláken, sintrované keramiky, sintrované korozivzdorné oceli nebo PTFE vláken.

Výstupní signál analyzátoru je úměrný počtu molekul CO přítomných v absorpční kyvetě a závisí na absolutním tlaku a teplotě v této absorpční kyvetě. Výrobce analyzátoru by měl brát v úvahu vliv kolísání tlaku a teploty v absorpční kyvetě.

Metoda byla posuzována v průběhu terénních zkoušek prováděných ve spalovně odpadů při spoluspalování odpadů a ve velkých spalovacích zařízeních. Validace byla prováděna pro doby odběru vzorku 30 minut v rozsahu hmotnostní koncentrace 0 mg/m3 až 400 mg/m3 u velkých spalovacích zařízení a koncentrace CO 0 mg/m3 až 740 mg/m3 u zařízení na spoluspalování odpadu. Pro spalovny odpadů stanoví Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/76/ES o spalování odpadu vyjadřování výsledků emisních měření v mg/m3 v suchém plynu s určeným obsahem O2 za vztažných podmínek 273 K a 101,3 kPa.

Celková nejistota metody použité jako referenční metody musí být menší než 6,0 % denního emisního limitu. Tato celková nejistota se počítá na stav suchého plynu bez přepočtu na referenční obsah O2.

Tato metoda odpovídá metodě 10 Determination of carbon monoxide emissions from stationary sources (Instrumental analyzer procedure) (Code of Federal Regulations US EPA 1999), ovšem daleko užitečnější metodou je další US EPA Method 320 Measurement of vapor phase organic and inorganic emissions by extractive Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy (Code of Federal Regulations US EPA 1999). Tato metoda je určena pro stanovení všech analytů aktivních v infračerveném spektru, pro které jsou k dispozici příslušná spektra, především organické a anorganické plyny a páry absorbující v oblasti středních vlnočtů 400 cm-1 až 4 000 cm-1 (tzn. v oblasti vlnových délek 25 μm až 2,5 μm).

Normované metody stanovení

Pro stanovení oxidu uhelnatého v odpadních plynech za stacionárních zdrojů se používají normované referenční metody.

Literatura

  • Code of Federal Regulations, Title 40, 40CFR60 Standard of Performance for new stationary sources, 1999.
  • Manahan S.E.: Environmental chemistry, Lewis Publishers, Boca Raton Fl USA 1994.
  • ČSN EN 15058 Stacionární zdroje emisí – Stanovení oxidu uhelnatého (CO) – Referenční metoda – Nedisperzní infračervená spektrometrie, ČNI Praha 2006.