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简易监测方法检气管法

时间:2021-08-20 18:33:24 来源: 点击:1328次

检气管是将用适当试剂浸泡过的多孔颗粒状载体填充于玻璃管中制成,当被测气体以一定流速通过此管时,被测组分与试剂发生显色反应,根据生成有色化合物的颜色深度或变色柱长度确定被测组分的浓度。

检气管法适用于测定空气中的气态或蒸气态物质,但不适合测定形成气溶胶的物质。该方法具有现场使用简便、测定快速、检气管便于携带并有一定准确度等优点。每种检气管都有一定测定范围、采气体积、抽气速率和使用期限,需严格按规定操作才能保证测定的准确度。

(一)载体的选择与处理

载体的作用是将试剂吸附于它的表面,保证流过的气体中的被测物质迅速与试剂发生显色反应:为此,载体应具备下列性质:化学惰性;质地牢固又能被破碎成一定大小的颗粒;呈白色、多孔性或表面粗糙,以便于观察。常用的载体有硅胶、素陶瓷、活性氧化铝等。当需要表面积较大的载体时,可选用粗孔或中孔硅胶;如需表面积较小的载体,选用素陶瓷。它们的处理方法如下:

1.硅胶

市售硅胶含有各种无机和有机物杂质,需处理去除。其处理方法是先进行破碎、过筛,选取40~60目、60~80目、80~100目的颗粒,将其分别置于带回流装置的烧瓶中,加(1+1)硫酸-硝酸混合酸至硅胶面以上1~2cm,在沸水浴上回流8~16h,冷却后倾去酸液,洗去余酸,再用沸蒸馏水浸泡、抽滤、洗涤,至浸泡过夜的蒸馏水pH在5以上且不含硫酸根离子为止(用氯化钡溶液检验)。洗好的硅胶先在110℃烘箱内烘干,使用前再视需要在温度下活化,冷却后装瓶备用。

2.素陶瓷

将素陶瓷片破碎,筛选40~60目、60~80目、80~100目的颗粒,分别在烧杯中用自来水搅拌洗涤,吸去上层浑浊液,继续洗涤至无浑浊后,再以蒸馏水洗至无氯离子为止。若陶瓷上沾有油污等,需用(1+1)硫酸一硝酸混合酸在沸水浴上处理2~3h,再洗至无硫酸根离子为止。洗净的陶瓷颗粒用抽滤法滤去残留水,于110℃烘干,冷却后装瓶备用。

(二)检气管的制备

1.试剂和载体粒度的选择

供制备填充载体的化学试剂(称指示剂)应与待测物质显色反应灵敏,这就要求一方面尽量选择灵敏度高、选择性好的试剂,另一方面需要控制试剂的用量和载体的粒度。增加试剂量可使变色柱长度缩短或颜色加深,而载体颗粒大,则抽气阻力小,变色柱长度增大,但界线不清楚;载体颗粒小,则抽气阻力大,变色柱长度缩短,但界线清楚。因此,应通过实验选择粒度大小合适的载体。此外,为防止试剂吸收水分而变质,消除干扰物质对测定的干扰,还可以加入适当的保护剂。

2.填充载体的制备

先将试剂配成一定浓度的溶液,再将适量载体置于溶液中,不断地进行搅拌,使载体表面均匀地吸附一层试剂溶液,然后,在适当的温度(视试剂性质而定)下,用蒸发或减压蒸发的方法除去溶剂。载体在试剂溶液中浸泡时间、烘干温度等均应通过实验选择确定。

3.检气管的玻璃管及封装

用于制备检气管的玻璃管直径要均匀,长度要一致。一般内径为2.5~2.6 mm ,长度为120~180 mm。玻璃管用清洗液浸泡、洗净、烘干,将一端熔封,并用玻璃棉或塑料纤维塞紧,装入制备好的载体。填装时不断用小木棒轻轻敲打管壁,使填充物压紧,防止管内形成气体通道而使变色界线不清,造成测定误差。填充后,用玻璃棉塞紧,在氧化型火焰上快速熔封。

(三)检气管的标定

1.浓度标尺法

这种方法适用于对管径相同的检气管进行标定。任意选择5~10支新制成的检气管,用注射器分别抽取规定体积的5~7种不同质量浓度的标准气,按规定速度分别推进或抽入检气管中,反应显色后测量各管的变色柱长度,一般每种质量浓度重复做几次,取其平均值。以变色柱长度对质量浓度绘制标准曲线,见图8 -6。根据标准曲线,取整数质量浓度的变色柱长度制成浓度标尺(见图8-7),供现场使用。

图8-6标准曲线

(a)直线;(b)曲线

2.标准浓度表法

大批量生产玻璃管时,严格要求管径一致是困难的,但管径不同会出现装入相同量的填充载体而变色柱长度不等的情况,此时要用标准浓度表法进行标定。

用标准浓度表法标定的步骤是:首先从同批检气管中抽取粗、中、细管径的检气管各10支,根据其中填充载体长(OL)和短(0' L')的检气管画成如图8-8所示的四边形框,然后对每种质量浓度的标准气分别取粗细不同的三支检
气管进行抽气显色实验,将显色后的各检气管按填充载体长度与图8-8中LL'和OO'上下对齐,并将变色柱长度画下,得到三个点,连接三点成一条横线,交于两侧直线上,这条直线就代表了一种质量浓度。用同法作出5~6条不同质量浓度的横线。按质量浓度与变色柱长度的关系,取左右两侧(OL和O'L')上的交点(l1、l2、l3、l4、l5及l1'、l2'、l3' 、l4' 、l5'),画出两条如图8-9所示不同管径的标准曲线,再据此标准曲线,取整数质量浓度的变色柱长度画成标准浓度表,见图8-10。

图8 -7浓度标尺图

8-8不同管径检气管变色柱长度校正

图8 -9不同管径的标准曲线图

8 -10标准浓度表

用于现场测定时,按规定的抽气速率及体积抽取气体样品,显色后,将检气管内填充载体全长与OO'和LL'对齐,读取变色柱长度,从标准浓度表上查得气样的质量浓度。当实际测定时的温度与标定时的温度不一致时,可能会影响变色柱的长度,必要时应进行校正。

商品检气管(见图8-11)根据用被测气体标准气标定的结果,已将变色柱长度对应的含量(以体积分数表示)标在检气管外壁上,测定时只要按照要求的抽气速率和进样体积操作,显色后可直接读出体积分数。

图8-11商品检气管

(四)检气管的抽气装置

抽气装置是100 mL注射器。需要抽取较大体积的气样时,在注射器和检气管之间接一个三通阀,通过切换三通阀,可分次抽取100 mL以上的气样。还可以用抽气泵自动采样。测定时使用与标定时同类型的抽气装置,以减少误差。

可用于测定空气和作业环境空气中有害气体的检气管已达数十种,表8-15列出常用检气管的试剂及其颜色变化和定量方法。

表8-15常用检气管的试剂及其颜色变化和定量方法

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