1、前言

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柴油車尾氣中的 NO 和 NO?是大氣污染物的重要組成部分。為保護(hù)環(huán)境，各國(guó)環(huán)保部門對(duì)柴油機(jī)氮氧化物排放提出了嚴(yán)格限制。SCR（選擇性催化還原技術(shù)）在國(guó) Ⅳ 柴油車尾氣排放處理中優(yōu)勢(shì)顯著，而車用尿素作為 SCR 方案的關(guān)鍵添加劑，其質(zhì)量直接影響尾氣凈化效果。目前，車用尿素溶液通常由 32.5% 高純尿素和 67.5% 去離子水組成，對(duì)尿素濃度和水的純凈度要求極高。本方案旨在利用上海佳航儀器儀表有限公司的 Digipol - R500 全自動(dòng)折光儀和 Digipol - D70 全自動(dòng)密度計(jì)，準(zhǔn)確檢測(cè)車用尿素的關(guān)鍵指標(biāo)，確保其質(zhì)量符合*標(biāo)準(zhǔn)。

2、工作原理

柴油車 SCR 系統(tǒng)主要由尿素儲(chǔ)存罐、尿素泵、計(jì)量泵、SCR 本體等構(gòu)成。工作時(shí)，尿素罐噴射出的車用尿素在高溫（＞160℃）下發(fā)生水解反應(yīng)：

((NH?)?CO + H?O = 2NH? + CO?)

生成的氨氣在催化劑作用下與氮氧化物反應(yīng)，具體反應(yīng)式為:

(4NH? + 4NO + O? = 4N? + 6H?O)、

(4NH? + 2NO? + O? = 3N? + 6H?O)，

*終生成無(wú)害的氮?dú)夂退Ｔ谶@個(gè)過程中，車用尿素與柴油的消耗基本呈等比關(guān)系，一般 100L 柴油約消耗 4L 車用尿素，但實(shí)際消耗受發(fā)動(dòng)機(jī)排量、型號(hào)、路況、負(fù)重等因素影響。若不及時(shí)補(bǔ)充車用尿素，會(huì)導(dǎo)致排放標(biāo)被罰，且行車電腦會(huì)限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率，使車輛無(wú)法提速。

3、檢測(cè)指標(biāo)

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選擇合格的車用尿素對(duì)柴油車主至關(guān)重要。車用尿素應(yīng)采用去離子水和純凈尿素原料配制，且尿素濃度需控制在 31.8% - 33.2% 之間，以滿足 SCR 系統(tǒng)工作要求。劣質(zhì)車用尿素濃度不足，無(wú)法有效凈化氮氧化物，會(huì)致使發(fā)動(dòng)機(jī)功率受限。根據(jù)國(guó)標(biāo) GB 29518 - 2013《柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物還原劑 尿素水溶液》，車用尿素水溶液的關(guān)鍵指標(biāo)如下：

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4、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

4.1 試驗(yàn)設(shè)備

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1>上海佳航 Digipol - R500 全自動(dòng)折光儀

2>Digipol - D70 全自動(dòng)密度計(jì)

3>高精度天平

4>燒杯

5>容量瓶等。

Digipol - R500 全自動(dòng)折光儀可測(cè)量車用尿素溶液的折光率，Digipol - D70 全自動(dòng)密度計(jì)能準(zhǔn)確測(cè)定溶液密度，高精度天平用于稱取試劑，燒杯和容量瓶則用于溶液配制。

4.2 實(shí)驗(yàn)試劑

1.?尿素（分析純），CAS 號(hào)：57 - 13 - 6，作為配制車用尿素溶液的主要原料。

2.?純凈水，用于稀釋尿素，確保溶液純凈度。

4.3 參考標(biāo)準(zhǔn)

GB 29518 - 2013《柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物還原劑 尿素水溶液》

5、樣品折光率測(cè)試

5.1 折光儀測(cè)試

1.?接通 Digipol - R500 全自動(dòng)折光儀電源，開機(jī)預(yù)熱 15 - 20 分鐘。預(yù)熱完成后，在儀器操作界面上設(shè)定溫度為 20℃，儀器將自動(dòng)控制棱鏡溫度穩(wěn)定在該值。

2.?用滴管吸取適量待測(cè)樣品，緩慢滴加在折光儀棱鏡上，確保樣品完全覆蓋棱鏡面，然后迅速蓋上遮光罩，避免光線干擾。

3.?等待 2 - 3 分鐘，使樣品與棱鏡面溫度充分平衡。點(diǎn)擊儀器上的測(cè)量鍵進(jìn)行測(cè)量，連續(xù)測(cè)量 3 - 5 次，觀察折光率數(shù)值。當(dāng)折光率小數(shù)點(diǎn)后第四位不再變化時(shí)，記錄此時(shí)的數(shù)值。

4.?測(cè)量完成后，用干凈的擦鏡紙輕輕擦去棱鏡表面的樣品殘液，再用乙醇等溶劑小心清洗棱鏡表面，然后用蒸餾水沖洗干凈，用干凈的擦鏡紙擦干。重復(fù)上述步驟，對(duì)平行樣品進(jìn)行至少三次測(cè)試，取三次測(cè)量結(jié)果的平均值作為該樣品的折光率。

5.2 折光率測(cè)試結(jié)果記錄

在 Digipol - R500 全自動(dòng)折光儀的顯示屏上，可直接讀取測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)試完成后，將數(shù)據(jù)記錄在表格中，如下表所示（以尿素濃度 32.5% 為例）：

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6、樣品密度測(cè)試

6.1 密度計(jì)測(cè)試

1.?開啟 Digipol - D70 全自動(dòng)密度計(jì)，儀器開機(jī)后自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)部溫度校準(zhǔn)，等待約 10 - 15 分鐘，直至儀器顯示溫度穩(wěn)定，表明內(nèi)部溫度已均衡，可開始測(cè)量。

2.?首次使用或長(zhǎng)時(shí)間未使用時(shí)，需對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。按照儀器操作手冊(cè)的指引，使用干燥空氣和蒸餾水依次進(jìn)行校準(zhǔn)操作，確保測(cè)量準(zhǔn)確性。

3.?儀器采用*的溫控技術(shù)，可自動(dòng)將測(cè)量環(huán)境溫度穩(wěn)定在 20℃。若溫度有偏差，可在操作界面上進(jìn)行微調(diào)。

4.?用注射器吸取 2 - 3ml 待測(cè)樣品，緩慢注入儀器配套的 U 型石英玻璃管中，注意避免產(chǎn)生氣泡。若有氣泡，輕輕敲擊玻璃管使氣泡排出。

5.?將裝有樣品的 U 型石英玻璃管放入儀器測(cè)量槽中，等待 1 - 2 分鐘，使樣品溫度與儀器測(cè)量環(huán)境溫度完全平衡。在儀器操作界面上選擇合適的測(cè)量模式，啟動(dòng)測(cè)量。

6.?測(cè)量完成后，儀器自動(dòng)將測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換為密度值，并存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中?？赏ㄟ^儀器顯示屏直接查看測(cè)量結(jié)果，也可將數(shù)據(jù)通過 U 盤導(dǎo)出，方便后續(xù)分析處理。

7.?測(cè)量結(jié)束后，使用儀器自帶的氣泵將 U 型管中的試樣排出，然后用蒸餾水和無(wú)水酒精依次沖洗 U 型管 3 - 5 次，確保管內(nèi)無(wú)殘留樣品。*，用干燥空氣吹干 U 型管，以備下次使用。

6.2 密度計(jì)測(cè)試結(jié)果記錄

將不同尿素濃度樣品的密度測(cè)量結(jié)果記錄在表格中，如下表所示（部分示例數(shù)據(jù)）：

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7、討論

柴油車駕駛員切勿自行用化肥尿素兌水制作車用尿素，這種自制尿素純度低，不僅無(wú)法有效凈化尾氣，還可能損壞車輛凈化系統(tǒng)部件，污染催化劑，引發(fā)燃燒系統(tǒng)故障。雖然*標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用杜馬斯定氮法測(cè)量尿素含量，但在實(shí)際檢測(cè)中，由于車用尿素水溶液是純物質(zhì)的水溶液，通過 Digipol - D70 全自動(dòng)密度計(jì)測(cè)得的尿素濃度，可作為一種快速檢測(cè)方法，為檢測(cè)人員提供參考。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合折光率和密度的測(cè)量結(jié)果，綜合判斷車用尿素的質(zhì)量是否符合*標(biāo)準(zhǔn)，確保柴油車 SCR 系統(tǒng)的正常運(yùn)行，減少尾氣對(duì)環(huán)境的污染。

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