■ 很明显：有火的地方就会有烟。但当燃烧材料释放对人类健康和环境有害的烟气时，问题就来了。尽管有多种技术方法可以测定这些有害物质的浓度，但Christian Buck博士还是发明了全新的方法。他设计的光谱测定法可以定量和定性检测单独的污染物，且在检测前无需进行高成本的样本处理。WAGO的自动化和可视化技术就是这种全新方法的一个重要组成部分。
废物焚烧炉、电厂和水泥厂产生的烟气中含有汞、二氧化硫或一氧化氮等有害物质，有时排放量非常大。为了帮助保持空气清洁，德国《联邦排放控制法》规定了安全排放限制，特别是重金属排放限制，并根据此法案制定了技术要求。也正是出于此原因实施了“在线监测”，它不仅持续检测污染物，还能准确地测定其浓度。
■ 污染物在线监测
从技术上讲，测定这些值并不成问题。使用目前的探测器可以很容易地检测气体和部分液体有毒物质，例如使用原子吸收测定法或金阱技术。但是，传统测量方法需要在测量前对烟气进行处理，以使待检测污染物与烟气中的其他污染物分离。这种额外处理增加了成本，因为它既耗时又需要使用专用设备。此外，样本必须处于合适的形式，否则，必须将其转换成所需形式，例如将汞化合物转化成单质汞。
实际情况中，采用原子吸收光谱测定法对汞进行在线监测的方式如下：以单质汞为例，它的吸收线非常窄，在253.6 nm至253.7 nm之间。紫外光源恰好能发出此波长的单色光束。如果存在汞，汞原子会根据浓度不同而相应减弱该光束，从而可以进行定性和定量分析。但是，采用这种既有方法之前，需要去除其他也能够吸收253.6nm至253.7 nm范围光线的杂质。这通常依赖于成本高、非常耗时的基质去除法。
■ 新测量方法具有最高的可靠性
“当前排放测量方法的最大问题是可靠性。在处理样本时要使用催化剂，而催化剂的使用寿命往往会受老化或‘污染’的影响。一旦催化剂失效，测量结果就不再准确。但是，由于必须将排放量保持在限值以下，所以绝大多数电厂操作员通常过于谨慎。这意味着他们总是使用过多的吸收和吸附手段，”Buck博士说。于是这位来自德国达姆施塔特的工程师决定另辟蹊径。他的研发工作重点是找出一种新办法，可以省去对样本进行初步处理的环节。他这项正在申请专利的光谱检测技术可以不必采用成本较高的去除干扰物质的方法，而是检测它们对样本的影响并予以校正。
从技术角度讲，Buck博士需要依靠成熟的测量方法。“我们对被分析物进行同步光学测定，被分析物可能含有原子、离子或分子。首先进行窄波段、单色光吸收测量，我们利用此方法来检测实际测得的变量（例如汞），包含所有干扰变量。第二步，我们对相同样本进行宽波段（波长范围在200 nm至400 nm之间）测量，以便专门测定干扰变量。然后我们利用该信息纠正第一个测量过程，”Buck说。通过使用相应的窄波段光源，这种测量方法也可以直接用于测量其他有毒物质，例如砷。
■ 高性能确保高精确度
Buck博士依靠WAGO的接口和自动化技术控制测量、计算结果并实现可视化。WAGO强大的750-8202 PFC200作为此精确测量过程的中央计算和通信装置。该控制器可安装数字量和模拟量I/O块，用来连接光谱组件（包括窄波段和宽波段灯和紫外线探测器）。检测到的测量值可被转换为0–10 V电压信号，然后传输至PFC200进行处理。WAGO利用Buck博士发明的数学公式开发了一种CODESYS程序，该程序可以计算样本中包含的有害物质浓度。
除了这项主要任务以外，WAGO-I/O-SYSTEM 750还可执行一些有用的辅助功能。Buck博士介绍说，“例如，我们的测量系统可以探测各种功能错误，并自动传输相应的报警消息,比如盛放样本的比色杯堵塞或紫外线光源未正常工作。此外,我们的解决方案结构设计非常灵活，可以毫无问题地将测量数据传输至上层主显示屏上，并且无需事先对系统进行设置。所以说WAGO和我拥有‘完全相同的波长’。”
文: Kay Miller,WAGO
图: PeterHermes Furian,nfrPictures,WAGO