四、吗啡啉溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺比色法[4]
(一)原理
空气中二氧化硫被吗啡啉溶液吸收,再与甲醛和盐酸副玫瑰苯胺反应生成玫瑰紫红色化合物,比色定量。
(二)仪器
(1)多孔玻板吸收管 普通型。
(2)空气采样器 流量范围0.2~2.0L/min,流量稳定。使用时,用皂膜流量计校准采样系列在采样前和采样后的流量,流量误差小于5%。
(3)分光光度计 用10mm比色皿,在波长560nm处,测定吸光度。
(三)试剂
(1)吸收液 量取4.0ml吗啡啉溶液(含量不少于98.5%)用水稀释至1L。
(2)6g/L氨基磺酸溶液 临用现配。
(3)甲醛溶液 量取2.5ml36%~38%的甲醛溶液,用水稀释至500ml。
(4)盐酸副玫瑰苯胺溶液 称量0.1g盐酸副玫瑰苯胺溶于少量水中,加入15ml盐酸,再用水稀释至250ml。
(5)标准溶液 称量0.1g无水亚硫酸钠,溶于少量水中,并稀释至250ml。按一法标定溶液中二氧化硫的浓度。使用时,用吸收液稀释成1.00ml含2μg二氧化硫的标准溶液。
(四)采样
用一个内装8ml吸收液的多孔玻板吸收管,以0.5L/min的流量,采气20L,记录采样时的气温和大气压力。
(五)分析步骤
1.绘制标准曲线
用6支10ml具塞比色管,按下表制备标准色列管,先加入吸收液,后加标准溶液。于标准色列各管中加入0.4ml 6g/L氨基磺酸溶液,混匀,放置6min再加2ml盐酸副玫瑰苯胺和2ml甲醛溶液,补加吸收液0.6ml混匀。放置15min后,用10mm比色皿,以水作参比,在波长560nm处,测定吸光度。以二氧化硫含量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线,并计算回归线的斜率。以斜率的倒数作为样品测定的计算因子Bs(μg)。
2.样品测定
采样后,将吸收液全都移入10ml比色管中,用少量吸收液洗涤吸收管后,合并使总体为10ml。取5ml样品溶液,按绘制标准曲线的操作步骤,测定吸光度。
在每批样品测定的同时,用5m1未采样的吸收液,按相同的操作步骤,作试剂空白测定。
(六)计算
式中c——空气中二氧化硫浓度,mg/m3;
A——样品溶液的吸光度;
A0试剂空白溶液的吸光度;
Bs——用标准溶液绘制标准曲线得到的计算因子,μg;
V0换算成标准状况下的采样体积,L。
(七)说明
(1)检出限浓度与测定范围若采样体积为20L时,检出限浓度为0.05mg/m3;可测浓度范围为0.1~1mg/m3。
(2)方法的精密度为2%。
(3)用吗啡啉作吸收液,二氧化硫在吸收液中稳定时间约15天。
(4)串联有两支吸收管进行采样,第一管对二氧化硫吸收效率接近100%。
五、荧光法[4]
(一)原理
方法原理见图第四章第二节荧光法图4-22。空气中sO2分子抽入仪器反应室时,吸收紫外光生成激发态SO2*,当它回到基态时,放射出荧光紫外线,其放射荧光强度与SO2浓度成正比。用光电倍增管接受荧光紫外线,并转化为电信号经过放大器输出,即可测量3O2浓度。
(二)仪器
荧光法二氧化硫分析仪结构见第四章第二节荧光法图4-22。
仪器主要技术指标
测量范围(分四个量程档):0~0.75;0~1.5;0~3;0~30mg/m3。
最低检出浓度:0.015mg/m3(2倍噪声)。
测量下限:0.038mg/m3(5倍噪声)。
响应时间:<20s。
线性误差:<±1.0%。
重现性:偏差<0.015mg/m3。
零点漂移:在24h漂移量<±0.015mg/m3。
标度漂移:在满量程的20%和80%处,(25±5)℃,漂移<±4%;在稳定的温度下,漂移<±1%。
噪音:<1%满刻度。
工作环境温度:10~40℃,相对湿度<95%。
信号输出:接记录器(各档)0~10mV。
(三)试剂
活性炭:粒状。
(四)采样
空气样品以500ml/min的流量通过聚四氟乙烯管,抽入仪器。
(五)分析步骤
按仪器说明书要求操作。
1.启动前准备
电源开关置于“关”档,量程选择置于所需量程档,进样三通阀置于“调零”位置。
2.启动和调零
接通电源,起动外部泵,产生排气端的真空压力,调节流量为500ml/min。仪器预热30min,并调“零点调节”电位器,使电表指零。
3.校准
把三通阀置于“标度”位置,通入二氧化硫标准气体标定仪器。调“标度调节”电位器,使电表指示值为标准气浓度。
4.测定
将进样三通阀旋至“测量”位置,通过聚四氟乙烯管抽进样气,即可读数。
(六)计算
(1)从记录器上读取任一时间二氧化硫浓度,mg/m3。
(2)将记录纸上的浓度和时间曲线进行积分计算(或与电子计算机联接),可以得到二氧化硫小时平均浓度和日平均浓度,mg/m3。
(七)说明
(1)干扰及排除 大气中存在的O3、H2S、CO、CO2、NO2、CH4等不干扰测定。NO等效干
扰比为0.5%。由于空气中存在1%H2O(体积比)时,可使SO2浓度信号降低20%。所以仪器要求有除湿装置,仪器装有渗透式干燥器,几乎可以排除水分的影响。
(2)渗透式干燥器脱水的原理 利用氟塑料薄膜内外水分压差不同,使样品中的水分子通过薄膜渗透到膜外部真空系统,被抽走。样气中二氧化硫则留在膜内气路中,进入反应室。使用阻力毛细管和与抽气泵相连的真空调节器,可产生渗透式干燥器工作所要求的系统压力差。这种渗透式干燥器的优点是可长期使用。去烃器的作用是排除某些烃类化合物对荧光测定干扰。
六、库仑滴定法
(一)原理
二氧化硫分析器是根据动态库仑滴定原理制作的。被测空气连续地被抽入仪器,经过选择性过滤器,除去干扰物后,进入库仑池。库仑池有三个电极:铂丝阳极、铂网阴极和活性炭参考电极。工作原理见图11-1。电解液为碱性碘化钾溶液,由恒流电源供电,电流从阳极流入,经阴极和参考电极流出。滴定试剂是碘分子。它是由阳极氧化碘离子而产生的(2I-→I2+2e)。抽入的空气带动电解液循环流动,碘分子被带到阴极后,又被还原成碘离子(I2+2e→2I+)。如果库仑池没有其他反应,当碘浓度达到动态平衡后,阳极氧化的碘和阴极还原的碘相等,即阳极电流等于阴极电流(i a=i c),这时参考电极没有电流输出。若气样中含有二氧化硫,它就与碘分子产生下列反应:
SO2+I2+2H2O→SO4+2I-+4H+
这个反应在库仑池中是定量进行的,每一个二氧化硫分子消耗一
个碘分子。这样就降低了流入阴极的碘分子浓度,也就是降低了阴极电流。降低的部分由参考电极流出〔活性炭参考电极的反应为:C(氧化态)+ne→C(还原态)〕。阳极电流等于阴极电流和参考电极电流之和(i a=ic+ir)。因此,参考电极电流与二氧化硫浓度成正比。根据法拉第电解定律可导出如下的关系式:
式中c——二氧化硫浓度,mg/m3;
ir——参考电极电流,μA;
Q——进入库仑池中气样的流量,L/min。
当Q=0.25L/min时,c=0.08i r。这样测定参考电极电流大小就可算出二氧化硫浓度。参考电极电流经放大器放大后,由电表或记录器(或与电子计算机连用)以二氧化硫浓度(mg/m3)指示出来。
(二)仪器
(1)二氧化硫分析器 仪器的气路流程见图11-2。空气经过活性
炭过滤器净化后作为零气,抽入库仑池,调仪器零点。测量时,先将三通阀旋至测量档,样气经选择性过滤器除去干扰气体,再进入库仑池,从库仑池出来的气体经除水器、加热器、流量调节阀和稳流器,最后由泵排出。需要时,通入标准气体于库仑池,对仪器进行刻度校正。
仪器的主要技术指标:
测量范围(分四档量程):0~0.5,0~1,0~2,0~4mg/m3。
响应时间(达到最大值的90%):<5min。
准确度:误差<±5%满刻度。
重现性:偏差<±4%满刻度。
零点漂移:24h漂移量<4%满刻度。
抗干扰性能:二氧化氮、氯、臭氧各为1mg/m3,硫化氢2.25mg/m3的干扰相当量不大于测
定值的10%。
工作环境:温度5~35℃,相对湿度<85%。
信号输出:接记录器(各档)0~10mV。接电子计算机(不分档)0~2V。
(2)渗透管法配制二氧化硫标准气体装置同一法(910页)。
(三)试剂
(1)电解液 称量50g碘化钾和2.5g碳酸钠溶于1000ml水中。
(2)选择性过滤剂和参考电极用的活性炭 按仪器说明书要求制备和更换。
(3)变色硅胶 装在除水器中。
(4)活性炭 100~120目,装在活性炭过滤器中。
(5)二氧化硫渗透管 渗透率为0.2~2μg/min(25±0.1)℃或(30±0.1)℃,用称重法校准渗透率,不确定度为2%。
(四)采样
空气样品以250ml/min流量,通过聚四氟乙烯管,抽入仪器。
(五)分析步骤
按仪器说明书操作。
1.启动前准备
装好仪器,加入电解液,更换各种过滤剂和干燥剂。检查仪器电路系统是否正常和气路系统是否漏气。
2.启动
进样三通阀在“调零”位置,量程选择在0~4mg/m3档。接通电源,调节流量计在250ml/min,仪器工作稳定2h后,调节“调零电位器”使电表指零。
3.调零和测定
将“量程选择”开关放到所需要的档位上,进样三通阀旋至“调零”位置,调节“调零电位器”使电表指零。稳定后,将进样三通阀旋至“测量”位置,20min后,即可读数。每24h调零一次,每次30min。
4.校准
由于仪器是按电化学定量反应测定空气中二氧化硫,所以在正常工作状态时无需校准。如仪器出现故障时,用二氧化硫标准气体校正仪器读数,每次30min,以检验仪器读数的可靠性,和仪器是否正常工作。
(六)计算
(1)在记录器上读取任一时间的二氧化硫浓度(mg/m3)。
(2)将记录纸上的浓度和时间曲线进行积分计算(或与电子计算机联用),可以得到二氧化硫的小时平均浓度和日平均浓度(mg/m3)。
(七)说明
(1)在0~0.5mg/m3量程测定,以噪声2倍表示仪器检出下限浓度为0.01mg/m3;以噪声5倍为测量下限浓度0.025mg/m3。
(2)电解液 用0.5%KI-0.25%Na2CO3溶液。配制电解液用水的质量很重要,用二次蒸馏水或蒸馏水再经过离子交换器的去离子水。使用过程中如果发现有沉淀物或接近中性时,应当更换。
(3)电极 库仑池结构见第四章第二节图4-10。库仑池的阳极是用导线通过支持玻棒中心至末端与一个铂丝圈相连。恒定浓度的碘分子由此电极上生成。阴极用铂网,以支持玻棒为轴,圈成一个圆柱形,插入内池直管中。当电解液流过阴极时,靠扩散作用,从溶液中捕获碘分子。铂网面积大小和达到滴定终点时碘分子浓度有密切关系。如果面积太小,终点时碘分子浓度将过高,这时仪器对碘分子浓度变化将不甚敏感,因而灵敏度和反应速度都将降低。电
极表面污染后,也就相当于遮盖了阴极面积,仪器零点会升高和不稳,影响测定。这时需要用1+1硝酸溶液清洗。参考电极的主体为活性炭,净化处理过的活性炭粉末用电解液调成糊状装入素陶瓷管中,内插一根φ0.5mm的铂丝引线,即为参考电极。参考电极是利用炭的氧化态的还原作用得到电子,以平衡库仑池中电流分配。
(4)选择性过滤器 本仪器用两种过滤器,一种过滤器是银网,用φ0.1mm的银丝织成60目银网,取50×60mm2,圈成实心圆柱形。银网紧密地塞入外套有加热器的玻管中,加热温度至110℃左右使用,可有效地除去H2S、Cl2、O3等干扰气体。但是银网过滤器对NO2无效。
另一种过滤器是硫酸亚铁。气相色谱用6201担体,用饱和硫酸亚铁溶液浸泡,晾干后,在105℃烘干2h,存放在干燥器中备用。使用时称取(0.5~1)g过滤剂装在聚四氟乙烯塑料制成的管中,两端用脱脂棉堵塞,紧接在加热器的后面,样气先经加热40~60℃,再通过此过滤器。这种过滤器可有效地除去NO2、O3、Cl2等氧化性气体。一般的是将FeSO4过滤器串联在银网过滤器的前面使用,这样可将大气中常见的几种干扰气排除掉。
选择性过滤器的使用寿命主要依据现场各种干扰气体的浓度而定。银网过滤器在使用期间发现有2/3变成棕黑色时,取出,在800℃高温下灼烧30min,又恢复银白色,装上可继续使用。此时硫酸亚铁过滤器也需要更换新制备的FesO4-6201担体过滤剂。硫酸亚铁在空气中会逐渐氧化而失效,它的有效期一般只有几个月至半年,最好每次用新制备的过滤剂。FeSO4过滤器对NO2的过滤量约200(mg/m3)•h。
(5)恒电流和测量范围 库仑池用一个恒电流源供电。阳极电流大小,一般应保证仪器在检测上限浓度时,有过剩的碘分子,而它的数值大小对测定值的影响不大。但是阳极电流的大小影响到滴定终点的碘分子浓度,阳极电流小,滴定终点时碘分子浓度也就低。因此,低的阳极电流对测定低浓度二氧化硫有利。这样可保证二氧化硫在浓度0~4mg/m3的范围内,都有足够的测量精度。根据现场浓度选择合适的量程。每更换一次量程时,仪器需重新调零点。
(6)仪器的准确度 用重量法标定的SO2渗透管发生SO2标准气体对仪器准确度进行测定,其理论电流是根据称重法标定的渗透率,按法拉第电解定律计算的电流值;实测电流是仪器通入SO2标气测定的电流值。实测电流与理论电流之比,为库仑池的电流效率,用它表示仪器的准确度。实验用三个渗透管标定的结果,仪器精确度都在95%以上。
(7)仪器的线性误差用渗透管法配制不同浓度的二氧化硫标准气体通入仪器,得相应的测定值。以配气浓度为纵轴,测定浓度值为横轴,作线性关系图,基本上为一条直线,与斜率成45℃的理论直线的相对偏差在5%以内。
(8)仪器的反应时间,它主要与库仑池的结构有关。库仑池小,电解液循环流动快,各电极性能良好,反应速度就快,达到90%值的时间只需(1~2)min。但是由于其他因素,如进气管路的长短和选择性过滤器,相对湿度大小等,将使仪器总的反应时间延长。所以仪器的进气管,用聚四氟乙烯塑料管,并尽量短一些。将进入的气样适当加热,以降低湿度的影响。
四、吗啡啉溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺比色法[4]
(一)原理
空气中二氧化硫被吗啡啉溶液吸收,再与甲醛和盐酸副玫瑰苯胺反应生成玫瑰紫红色化合物,比色定量。
(二)仪器
(1)多孔玻板吸收管 普通型。
(2)空气采样器 流量范围0.2~2.0L/min,流量稳定。使用时,用皂膜流量计校准采样系列在采样前和采样后的流量,流量误差小于5%。
(3)分光光度计 用10mm比色皿,在波长560nm处,测定吸光度。
(三)试剂
(1)吸收液 量取4.0ml吗啡啉溶液(含量不少于98.5%)用水稀释至1L。
(2)6g/L氨基磺酸溶液 临用现配。
(3)甲醛溶液 量取2.5ml36%~38%的甲醛溶液,用水稀释至500ml。
(4)盐酸副玫瑰苯胺溶液 称量0.1g盐酸副玫瑰苯胺溶于少量水中,加入15ml盐酸,再用水稀释至250ml。
(5)标准溶液 称量0.1g无水亚硫酸钠,溶于少量水中,并稀释至250ml。按一法标定溶液中二氧化硫的浓度。使用时,用吸收液稀释成1.00ml含2μg二氧化硫的标准溶液。
(四)采样
用一个内装8ml吸收液的多孔玻板吸收管,以0.5L/min的流量,采气20L,记录采样时的气温和大气压力。
(五)分析步骤
1.绘制标准曲线
用6支10ml具塞比色管,按下表制备标准色列管,先加入吸收液,后加标准溶液。于标准色列各管中加入0.4ml 6g/L氨基磺酸溶液,混匀,放置6min再加2ml盐酸副玫瑰苯胺和2ml甲醛溶液,补加吸收液0.6ml混匀。放置15min后,用10mm比色皿,以水作参比,在波长560nm处,测定吸光度。以二氧化硫含量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线,并计算回归线的斜率。以斜率的倒数作为样品测定的计算因子Bs(μg)。
2.样品测定
采样后,将吸收液全都移入10ml比色管中,用少量吸收液洗涤吸收管后,合并使总体为10ml。取5ml样品溶液,按绘制标准曲线的操作步骤,测定吸光度。
在每批样品测定的同时,用5m1未采样的吸收液,按相同的操作步骤,作试剂空白测定。
(六)计算
式中c——空气中二氧化硫浓度,mg/m3;
A——样品溶液的吸光度;
A0试剂空白溶液的吸光度;
Bs——用标准溶液绘制标准曲线得到的计算因子,μg;
V0换算成标准状况下的采样体积,L。
(七)说明
(1)检出限浓度与测定范围若采样体积为20L时,检出限浓度为0.05mg/m3;可测浓度范围为0.1~1mg/m3。
(2)方法的精密度为2%。
(3)用吗啡啉作吸收液,二氧化硫在吸收液中稳定时间约15天。
(4)串联有两支吸收管进行采样,第一管对二氧化硫吸收效率接近100%。
五、荧光法[4]
(一)原理
方法原理见图第四章第二节荧光法图4-22。空气中sO2分子抽入仪器反应室时,吸收紫外光生成激发态SO2*,当它回到基态时,放射出荧光紫外线,其放射荧光强度与SO2浓度成正比。用光电倍增管接受荧光紫外线,并转化为电信号经过放大器输出,即可测量3O2浓度。
(二)仪器
荧光法二氧化硫分析仪结构见第四章第二节荧光法图4-22。
仪器主要技术指标
测量范围(分四个量程档):0~0.75;0~1.5;0~3;0~30mg/m3。
最低检出浓度:0.015mg/m3(2倍噪声)。
测量下限:0.038mg/m3(5倍噪声)。
响应时间:<20s。
线性误差:<±1.0%。
重现性:偏差<0.015mg/m3。
零点漂移:在24h漂移量<±0.015mg/m3。
标度漂移:在满量程的20%和80%处,(25±5)℃,漂移<±4%;在稳定的温度下,漂移<±1%。
噪音:<1%满刻度。
工作环境温度:10~40℃,相对湿度<95%。
信号输出:接记录器(各档)0~10mV。
(三)试剂
活性炭:粒状。
(四)采样
空气样品以500ml/min的流量通过聚四氟乙烯管,抽入仪器。
(五)分析步骤
按仪器说明书要求操作。
1.启动前准备
电源开关置于“关”档,量程选择置于所需量程档,进样三通阀置于“调零”位置。
2.启动和调零
接通电源,起动外部泵,产生排气端的真空压力,调节流量为500ml/min。仪器预热30min,并调“零点调节”电位器,使电表指零。
3.校准
把三通阀置于“标度”位置,通入二氧化硫标准气体标定仪器。调“标度调节”电位器,使电表指示值为标准气浓度。
4.测定
将进样三通阀旋至“测量”位置,通过聚四氟乙烯管抽进样气,即可读数。
(六)计算
(1)从记录器上读取任一时间二氧化硫浓度,mg/m3。
(2)将记录纸上的浓度和时间曲线进行积分计算(或与电子计算机联接),可以得到二氧化硫小时平均浓度和日平均浓度,mg/m3。
(七)说明
(1)干扰及排除 大气中存在的O3、H2S、CO、CO2、NO2、CH4等不干扰测定。NO等效干
扰比为0.5%。由于空气中存在1%H2O(体积比)时,可使SO2浓度信号降低20%。所以仪器要求有除湿装置,仪器装有渗透式干燥器,几乎可以排除水分的影响。
(2)渗透式干燥器脱水的原理 利用氟塑料薄膜内外水分压差不同,使样品中的水分子通过薄膜渗透到膜外部真空系统,被抽走。样气中二氧化硫则留在膜内气路中,进入反应室。使用阻力毛细管和与抽气泵相连的真空调节器,可产生渗透式干燥器工作所要求的系统压力差。这种渗透式干燥器的优点是可长期使用。去烃器的作用是排除某些烃类化合物对荧光测定干扰。
六、库仑滴定法
(一)原理
二氧化硫分析器是根据动态库仑滴定原理制作的。被测空气连续地被抽入仪器,经过选择性过滤器,除去干扰物后,进入库仑池。库仑池有三个电极:铂丝阳极、铂网阴极和活性炭参考电极。工作原理见图11-1。电解液为碱性碘化钾溶液,由恒流电源供电,电流从阳极流入,经阴极和参考电极流出。滴定试剂是碘分子。它是由阳极氧化碘离子而产生的(2I-→I2+2e)。抽入的空气带动电解液循环流动,碘分子被带到阴极后,又被还原成碘离子(I2+2e→2I+)。如果库仑池没有其他反应,当碘浓度达到动态平衡后,阳极氧化的碘和阴极还原的碘相等,即阳极电流等于阴极电流(i a=i c),这时参考电极没有电流输出。若气样中含有二氧化硫,它就与碘分子产生下列反应:
SO2+I2+2H2O→SO4+2I-+4H+
这个反应在库仑池中是定量进行的,每一个二氧化硫分子消耗一
个碘分子。这样就降低了流入阴极的碘分子浓度,也就是降低了阴极电流。降低的部分由参考电极流出〔活性炭参考电极的反应为:C(氧化态)+ne→C(还原态)〕。阳极电流等于阴极电流和参考电极电流之和(i a=ic+ir)。因此,参考电极电流与二氧化硫浓度成正比。根据法拉第电解定律可导出如下的关系式:
式中c——二氧化硫浓度,mg/m3;
ir——参考电极电流,μA;
Q——进入库仑池中气样的流量,L/min。
当Q=0.25L/min时,c=0.08i r。这样测定参考电极电流大小就可算出二氧化硫浓度。参考电极电流经放大器放大后,由电表或记录器(或与电子计算机连用)以二氧化硫浓度(mg/m3)指示出来。
(二)仪器
(1)二氧化硫分析器 仪器的气路流程见图11-2。空气经过活性
炭过滤器净化后作为零气,抽入库仑池,调仪器零点。测量时,先将三通阀旋至测量档,样气经选择性过滤器除去干扰气体,再进入库仑池,从库仑池出来的气体经除水器、加热器、流量调节阀和稳流器,最后由泵排出。需要时,通入标准气体于库仑池,对仪器进行刻度校正。
仪器的主要技术指标:
测量范围(分四档量程):0~0.5,0~1,0~2,0~4mg/m3。
响应时间(达到最大值的90%):<5min。
准确度:误差<±5%满刻度。
重现性:偏差<±4%满刻度。
零点漂移:24h漂移量<4%满刻度。
抗干扰性能:二氧化氮、氯、臭氧各为1mg/m3,硫化氢2.25mg/m3的干扰相当量不大于测
定值的10%。
工作环境:温度5~35℃,相对湿度<85%。
信号输出:接记录器(各档)0~10mV。接电子计算机(不分档)0~2V。
(2)渗透管法配制二氧化硫标准气体装置同一法(910页)。
(三)试剂
(1)电解液 称量50g碘化钾和2.5g碳酸钠溶于1000ml水中。
(2)选择性过滤剂和参考电极用的活性炭 按仪器说明书要求制备和更换。
(3)变色硅胶 装在除水器中。
(4)活性炭 100~120目,装在活性炭过滤器中。
(5)二氧化硫渗透管 渗透率为0.2~2μg/min(25±0.1)℃或(30±0.1)℃,用称重法校准渗透率,不确定度为2%。
(四)采样
空气样品以250ml/min流量,通过聚四氟乙烯管,抽入仪器。
(五)分析步骤
按仪器说明书操作。
1.启动前准备
装好仪器,加入电解液,更换各种过滤剂和干燥剂。检查仪器电路系统是否正常和气路系统是否漏气。
2.启动
进样三通阀在“调零”位置,量程选择在0~4mg/m3档。接通电源,调节流量计在250ml/min,仪器工作稳定2h后,调节“调零电位器”使电表指零。
3.调零和测定
将“量程选择”开关放到所需要的档位上,进样三通阀旋至“调零”位置,调节“调零电位器”使电表指零。稳定后,将进样三通阀旋至“测量”位置,20min后,即可读数。每24h调零一次,每次30min。
4.校准
由于仪器是按电化学定量反应测定空气中二氧化硫,所以在正常工作状态时无需校准。如仪器出现故障时,用二氧化硫标准气体校正仪器读数,每次30min,以检验仪器读数的可靠性,和仪器是否正常工作。
(六)计算
(1)在记录器上读取任一时间的二氧化硫浓度(mg/m3)。
(2)将记录纸上的浓度和时间曲线进行积分计算(或与电子计算机联用),可以得到二氧化硫的小时平均浓度和日平均浓度(mg/m3)。
(七)说明
(1)在0~0.5mg/m3量程测定,以噪声2倍表示仪器检出下限浓度为0.01mg/m3;以噪声5倍为测量下限浓度0.025mg/m3。
(2)电解液 用0.5%KI-0.25%Na2CO3溶液。配制电解液用水的质量很重要,用二次蒸馏水或蒸馏水再经过离子交换器的去离子水。使用过程中如果发现有沉淀物或接近中性时,应当更换。
(3)电极 库仑池结构见第四章第二节图4-10。库仑池的阳极是用导线通过支持玻棒中心至末端与一个铂丝圈相连。恒定浓度的碘分子由此电极上生成。阴极用铂网,以支持玻棒为轴,圈成一个圆柱形,插入内池直管中。当电解液流过阴极时,靠扩散作用,从溶液中捕获碘分子。铂网面积大小和达到滴定终点时碘分子浓度有密切关系。如果面积太小,终点时碘分子浓度将过高,这时仪器对碘分子浓度变化将不甚敏感,因而灵敏度和反应速度都将降低。电
极表面污染后,也就相当于遮盖了阴极面积,仪器零点会升高和不稳,影响测定。这时需要用1+1硝酸溶液清洗。参考电极的主体为活性炭,净化处理过的活性炭粉末用电解液调成糊状装入素陶瓷管中,内插一根φ0.5mm的铂丝引线,即为参考电极。参考电极是利用炭的氧化态的还原作用得到电子,以平衡库仑池中电流分配。
(4)选择性过滤器 本仪器用两种过滤器,一种过滤器是银网,用φ0.1mm的银丝织成60目银网,取50×60mm2,圈成实心圆柱形。银网紧密地塞入外套有加热器的玻管中,加热温度至110℃左右使用,可有效地除去H2S、Cl2、O3等干扰气体。但是银网过滤器对NO2无效。
另一种过滤器是硫酸亚铁。气相色谱用6201担体,用饱和硫酸亚铁溶液浸泡,晾干后,在105℃烘干2h,存放在干燥器中备用。使用时称取(0.5~1)g过滤剂装在聚四氟乙烯塑料制成的管中,两端用脱脂棉堵塞,紧接在加热器的后面,样气先经加热40~60℃,再通过此过滤器。这种过滤器可有效地除去NO2、O3、Cl2等氧化性气体。一般的是将FeSO4过滤器串联在银网过滤器的前面使用,这样可将大气中常见的几种干扰气排除掉。
选择性过滤器的使用寿命主要依据现场各种干扰气体的浓度而定。银网过滤器在使用期间发现有2/3变成棕黑色时,取出,在800℃高温下灼烧30min,又恢复银白色,装上可继续使用。此时硫酸亚铁过滤器也需要更换新制备的FesO4-6201担体过滤剂。硫酸亚铁在空气中会逐渐氧化而失效,它的有效期一般只有几个月至半年,最好每次用新制备的过滤剂。FeSO4过滤器对NO2的过滤量约200(mg/m3)•h。
(5)恒电流和测量范围 库仑池用一个恒电流源供电。阳极电流大小,一般应保证仪器在检测上限浓度时,有过剩的碘分子,而它的数值大小对测定值的影响不大。但是阳极电流的大小影响到滴定终点的碘分子浓度,阳极电流小,滴定终点时碘分子浓度也就低。因此,低的阳极电流对测定低浓度二氧化硫有利。这样可保证二氧化硫在浓度0~4mg/m3的范围内,都有足够的测量精度。根据现场浓度选择合适的量程。每更换一次量程时,仪器需重新调零点。
(6)仪器的准确度 用重量法标定的SO2渗透管发生SO2标准气体对仪器准确度进行测定,其理论电流是根据称重法标定的渗透率,按法拉第电解定律计算的电流值;实测电流是仪器通入SO2标气测定的电流值。实测电流与理论电流之比,为库仑池的电流效率,用它表示仪器的准确度。实验用三个渗透管标定的结果,仪器精确度都在95%以上。
(7)仪器的线性误差用渗透管法配制不同浓度的二氧化硫标准气体通入仪器,得相应的测定值。以配气浓度为纵轴,测定浓度值为横轴,作线性关系图,基本上为一条直线,与斜率成45℃的理论直线的相对偏差在5%以内。
(8)仪器的反应时间,它主要与库仑池的结构有关。库仑池小,电解液循环流动快,各电极性能良好,反应速度就快,达到90%值的时间只需(1~2)min。但是由于其他因素,如进气管路的长短和选择性过滤器,相对湿度大小等,将使仪器总的反应时间延长。所以仪器的进气管,用聚四氟乙烯塑料管,并尽量短一些。将进入的气样适当加热,以降低湿度的影响。