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上海佳航--车用尿素检测应用方案

发布时间：

2025-03-13 13:39

前言

柴油车尾气中的 NO 和 NO₂是大气污染物的重要组成部分。为保护环境，各国环保部门对柴油机氮氧化物排放提出了严格限制。SCR（选择性催化还原技术）在国 Ⅳ 柴油车尾气排放处理中优势显著，而车用尿素作为 SCR 方案的关键添加剂，其质量直接影响尾气净化效果。目前，车用尿素溶液通常由 32.5% 高纯尿素和 67.5% 去离子水组成，对尿素浓度和水的纯净度要求极高。本方案旨在利用上海佳航仪器仪表有限公司的 Digipol - R500 全自动折光仪和 Digipol - D70 全自动密度计，准确检测车用尿素的关键指标，确保其质量符合国家标准。

2、工作原理

柴油车 SCR 系统主要由尿素储存罐、尿素泵、计量泵、SCR 本体等构成。工作时，尿素罐喷射出的车用尿素在高温（＞160℃）下发生水解反应：

((NH₂)₂CO + H₂O = 2NH₃ + CO₂)

生成的氨气在催化剂作用下与氮氧化物反应，具体反应式为:

(4NH₃ + 4NO + O₂ = 4N₂ + 6H₂O)、

(4NH₃ + 2NO₂ + O₂ = 3N₂ + 6H₂O)，

最终生成无害的氮气和水。在这个过程中，车用尿素与柴油的消耗基本呈等比关系，一般 100L 柴油约消耗 4L 车用尿素，但实际消耗受发动机排量、型号、路况、负重等因素影响。若不及时补充车用尿素，会导致排放超标被罚，且行车电脑会限制发动机功率，使车辆无法提速。

3、检测指标

选择合格的车用尿素对柴油车主至关重要。优质车用尿素应采用去离子水和纯净尿素原料配制，且尿素浓度需控制在 31.8% - 33.2% 之间，以满足 SCR 系统工作要求。劣质车用尿素浓度不足，无法有效净化氮氧化物，会致使发动机功率受限。根据国标 GB 29518 - 2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液》，车用尿素水溶液的关键指标如下：

4、实验准备

4.1 试验设备

1>上海佳航 Digipol - R500 全自动折光仪

2>Digipol - D70 全自动密度计

3>高精度天平

4>烧杯

5>容量瓶等。

Digipol - R500 全自动折光仪可精确测量车用尿素溶液的折光率，Digipol - D70 全自动密度计能准确测定溶液密度，高精度天平用于精确称取试剂，烧杯和容量瓶则用于溶液配制。

4.2 实验试剂

尿素（分析纯），CAS 号：57 - 13 - 6，作为配制车用尿素溶液的主要原料。
纯净水，用于稀释尿素，确保溶液纯净度。

4.3 参考标准

GB 29518 - 2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液》

5、样品折光率测试

5.1 折光仪测试

接通 Digipol - R500 全自动折光仪电源，开机预热 15 - 20 分钟。预热完成后，在仪器操作界面上设定温度为 20℃，仪器将自动控制棱镜温度稳定在该值。
用滴管吸取适量待测样品，缓慢滴加在折光仪棱镜上，确保样品完全覆盖棱镜面，然后迅速盖上遮光罩，避免光线干扰。
等待 2 - 3 分钟，使样品与棱镜面温度充分平衡。点击仪器上的测量键进行测量，连续测量 3 - 5 次，观察折光率数值。当折光率小数点后第四位不再变化时，记录此时的数值。
测量完成后，用干净的擦镜纸轻轻擦去棱镜表面的样品残液，再用乙醇等溶剂小心清洗棱镜表面，然后用蒸馏水冲洗干净，用干净的擦镜纸擦干。重复上述步骤，对平行样品进行至少三次测试，取三次测量结果的平均值作为该样品的折光率。

5.2 折光率测试结果记录

在 Digipol - R500 全自动折光仪的显示屏上，可直接读取测量数据。测试完成后，将数据记录在专用表格中，如下表所示（以尿素浓度 32.5% 为例）：

6、样品密度测试

6.1 密度计测试

开启 Digipol - D70 全自动密度计，仪器开机后自动进行内部温度校准，等待约 10 - 15 分钟，直至仪器显示温度稳定，表明内部温度已均衡，可开始测量。
首次使用或长时间未使用时，需对仪器进行校准。按照仪器操作手册的指引，使用干燥空气和蒸馏水依次进行校准操作，确保测量准确性。
仪器采用先进的温控技术，可自动将测量环境温度稳定在 20℃。若温度有偏差，可在操作界面上进行微调。
用注射器吸取 2 - 3ml 待测样品，缓慢注入仪器配套的 U 型石英玻璃管中，注意避免产生气泡。若有气泡，轻轻敲击玻璃管使气泡排出。
将装有样品的 U 型石英玻璃管放入仪器测量槽中，等待 1 - 2 分钟，使样品温度与仪器测量环境温度完全平衡。在仪器操作界面上选择合适的测量模式，启动测量。
测量完成后，仪器自动将测量结果转换为密度值，并存储在内部存储器中。可通过仪器显示屏直接查看测量结果，也可将数据通过 U 盘导出，方便后续分析处理。
测量结束后，使用仪器自带的气泵将 U 型管中的试样排出，然后用蒸馏水和无水酒精依次冲洗 U 型管 3 - 5 次，确保管内无残留样品。最后，用干燥空气吹干 U 型管，以备下次使用。

6.2 密度计测试结果记录

将不同尿素浓度样品的密度测量结果记录在表格中，如下表所示（部分示例数据）：

7、讨论

柴油车驾驶员切勿自行用化肥尿素兑水制作车用尿素，这种自制尿素纯度低，不仅无法有效净化尾气，还可能损坏车辆净化系统部件，污染催化剂，引发燃烧系统故障。虽然国家标准规定使用杜马斯定氮法测量尿素含量，但在实际检测中，由于车用尿素水溶液是纯物质的水溶液，通过 Digipol - D70 全自动密度计测得的尿素浓度，可作为一种快速检测方法，为检测人员提供参考。在实际应用中，应结合折光率和密度的测量结果，综合判断车用尿素的质量是否符合国家标准，确保柴油车 SCR 系统的正常运行，减少尾气对环境的污染。

关键词：折光仪

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