學(xué)習(xí)情境十一氣體分析技術(shù)

學(xué)習(xí)情境十一

氣體分析技術(shù)目標(biāo)任務(wù)項(xiàng)目一概述

項(xiàng)目二氣體試樣的采取

任務(wù)1采樣方法

任務(wù)2氣體體積的測(cè)量項(xiàng)目三氣體化學(xué)分析方法

任務(wù)１吸收法

任務(wù)２燃燒法

任務(wù)３其他氣體分析法

項(xiàng)目四氣體分析儀器

項(xiàng)目一概述

一、氣體分析的意義及特點(diǎn)

工業(yè)氣體有多種，如氣體燃料、氣體產(chǎn)品、化工原料氣體、廠房空氣、廢氣等。工業(yè)氣體經(jīng)常分析，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)、安全中的問(wèn)題，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。

二、氣體分析方法

1.化學(xué)分析法2.物理分析法3.物理—化學(xué)分析法近代分析具有快速、簡(jiǎn)便、靈敏度高等特點(diǎn)。采用儀器分析的方法。

任務(wù)1采樣方法

一、采樣方法取樣點(diǎn)的確定1.自氣體容器中取樣2.自氣體管路中取樣圖11-1．氣體采樣裝置

1一氣體管道；2一采樣管；3一過(guò)濾管；4一冷卻管；5一導(dǎo)氣管；6一冷卻水人口；7一冷卻水出口；8，9一冷卻管

1．常壓下取樣當(dāng)氣體壓力近于大氣壓或等于大氣壓時(shí)，常用封閉液改變液面位置以引入氣體試樣；當(dāng)感到氣體壓力不足時(shí)，可以利用流水抽氣泵抽取氣體試樣。(1)用取樣瓶采取氣體試樣(2)用取樣管采取氣體試樣

圖11-2取樣瓶圖11-3取樣管1—?dú)鈽悠浚?—封密液瓶；3—膠皮管1—采樣管；2，3—活塞4—三通活塞；5—夾子4—水準(zhǔn)瓶

(3)用抽氣泵采取氣體試樣2．正壓下取樣

當(dāng)氣體壓力高于大氣壓力時(shí)，只需放開(kāi)取樣點(diǎn)上的活塞，氣體即可自動(dòng)流人氣體取樣器中。如果氣體壓力過(guò)大，應(yīng)在取樣點(diǎn)上的金屬管與取樣容器之間接人緩沖器。常用的正壓取樣容器有球膽等。取樣時(shí)必須用氣體試樣置換球膽內(nèi)的空氣3～4次。3．負(fù)壓下取樣

任務(wù)2氣體體積的測(cè)量一．量氣管1.單臂式量氣管2.雙臂式量氣管

3．量氣管的使用當(dāng)水準(zhǔn)瓶升高時(shí)，液面上升，可將量氣管中的氣體趕出。當(dāng)水準(zhǔn)瓶放低時(shí)，液面下降，將氣體吸人量氣管。量氣管和進(jìn)氣管、排氣管配合使用，可完成排氣和吸人樣品的操作，收集足夠的氣體以后，關(guān)閉氣體分析器上的進(jìn)樣閥門(mén)。將量氣管的液面與水準(zhǔn)瓶的液面對(duì)齊(處在同一個(gè)水平面上)，讀出量氣管上的讀數(shù)，即為氣體的體積。4．量氣管的校正量氣管上雖然有刻度，但不一定與標(biāo)明的體積相等。對(duì)于精確的測(cè)量，必須進(jìn)行校正。二、氣量表1.氣體流量計(jì)2.氣體流速計(jì)3.轉(zhuǎn)子流量計(jì)

圖11-7氣體流速計(jì)1—毛細(xì)管；2—U型管；h—液位差

圖11-8流速計(jì)校準(zhǔn)裝置1—壓力計(jì)；2—玻璃測(cè)量瓶；3—流速計(jì)4—壓力調(diào)節(jié)器；5—平衡管6—三通管；

7—三通活塞；8，9—三通活塞

項(xiàng)目三氣體化學(xué)分析方法

任務(wù)１吸收法

包括氣體吸收體積法、滴定法、重量法和氣比色法等。一、吸收體積法使氣體混合物和特定的吸收劑接觸。此種吸收劑能對(duì)混合氣體中所測(cè)定的氣體定量地發(fā)生化學(xué)吸收作用(而不與其他組分發(fā)生任何作用)。如果在吸收前、后的溫度及壓力保持一致，則吸收前、后的氣體體積之差即為待測(cè)氣體的體積。此法主要用于常量氣體的測(cè)定。

1．氣體吸收劑用來(lái)吸收氣體的化學(xué)試劑稱(chēng)為氣體吸收劑。氣體不同，選用的吸收劑不同。吸收劑可分為液態(tài)和固態(tài)兩種，以液態(tài)吸收劑為主。⑴氫氧化鉀溶液KOH是C02的吸收劑。⑵焦性沒(méi)食子酸(1，2，3-三羥基苯)的堿溶液吸O2。⑶亞銅鹽溶液的鹽酸或氨溶液是一氧化碳的吸收劑。⑷飽和溴水或硫酸汞、硫酸銀的硫酸溶液它們是不飽和烴的吸收劑。⑸硫酸、高錳酸鉀、氫氧化鉀溶液它們是二氧化氮的吸收劑。

2．混合氣體的吸收順序在混合氣體中，必須根據(jù)實(shí)際情況，合理安排吸收順序，才能消除氣體組分間的相互干擾，得到準(zhǔn)確的結(jié)果。3．吸收儀器——吸收瓶是對(duì)氣體進(jìn)行吸收作用的設(shè)備，瓶中裝有吸收劑，氣體分析時(shí)吸收作用即在此瓶中進(jìn)行。吸收瓶分為兩部分，一部分是作用部分，另一部分是承受部分。(a)接觸式(b)彭泡式(c)接觸式

圖11-9吸收瓶二、吸收滴定法

綜合應(yīng)用吸收法和滴定分析法來(lái)測(cè)定氣體(或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì))含量的分析方法。三、吸收重量法綜合應(yīng)用吸收法和重量法采測(cè)定氣體物質(zhì)(或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì))含量的分析方法。四、吸收比色法綜合應(yīng)用吸收法和比色法來(lái)測(cè)定氣體物質(zhì)(或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì))含量的分析方法。任務(wù)２燃燒法一、燃燒法的理論依據(jù)

有些可燃性氣體沒(méi)有很好的吸收劑，如氫和甲烷。因此，不能用吸收法進(jìn)行測(cè)定，只有用燃燒法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)可燃性氣體燃燒時(shí)，其體積發(fā)生縮減，并消耗一定體積的氧氣，產(chǎn)生一定體積的二氧化碳。它們都與原來(lái)的可燃性氣體有一定的比例關(guān)系，可根據(jù)它們之間的這種定量關(guān)系，分別計(jì)算出各種可燃性氣體組分的含量。這就是燃燒法的主要理論依據(jù)。

1.一元可燃性氣體燃燒后的計(jì)算當(dāng)氣體混合物中只含有一種可燃性氣體時(shí)，測(cè)定過(guò)程和計(jì)算都比較簡(jiǎn)單。先用吸收法除去其他組分(如二氧化碳、氧)，再取一定量的剩余氣體(或全部)，加入定量的空氣使之進(jìn)行燃燒。經(jīng)燃燒后，測(cè)出其體積的縮減及生成的二氧化碳體積。根據(jù)燃燒法的基本原理，計(jì)算出可燃性氣體的含量。２.二元可燃性氣體混合物燃燒后的計(jì)算如果氣體混合物中含有兩種可燃性氣體組分，先用吸收法除去干擾組分，再取一定量的剩余氣體(或全部)加入過(guò)量的空氣，使之進(jìn)行燃燒。經(jīng)燃燒后，測(cè)量其體積縮減，生成二氧化碳的體積、用氧量等，根據(jù)燃燒法的基本原理，列出二元一次方程組，解方程組，即可得出可燃性氣體的體積。并計(jì)算出混合氣體中可燃性氣體的體積分?jǐn)?shù)。3.三元可燃性氣體混合物燃燒后的計(jì)算如果氣體混合物中含有三種可燃性氣體組分，先用吸收法除去干擾組分，再取一定量的剩余氣體(或全部)，加入過(guò)量的空氣，使之進(jìn)行燃燒。經(jīng)燃燒后，測(cè)量其體積的縮減、消耗氧量及生成二氧化碳的體積。根據(jù)燃燒法的基本原理，列出三元一次方程組，解方程組，即可求得可燃性氣體的體積，并計(jì)算出混合氣體中可燃性氣體的體積分?jǐn)?shù)。二、燃燒方法

為使可燃性氣體燃燒，常用有以下3種。1.爆炸法可燃性氣體與空氣或氧氣混合，當(dāng)其比例達(dá)到一定限度時(shí)，受熱(或遇火花)能引起爆性的燃燒。2.燃燒法可燃性氣體與空氣或氧氣混合，經(jīng)過(guò)熾熱的鉑質(zhì)螺旋絲而引起緩慢燃燒，所以稱(chēng)之為緩燃法。3.氧化銅燃燒法此法的特點(diǎn)在于被分析的氣體中不必加入為燃燒所需的氧氣，所用的氧可自氧化銅被還原放出。三、燃燒所用的儀器1.爆炸瓶：是一個(gè)球形厚壁的玻璃容器；2.緩燃管：樣式與吸收瓶相似，分作用與承受部分；3.氧化銅燃燒管。

圖11-10爆炸瓶圖11-11緩燃管圖11-12氧化銅燃燒管

任務(wù)３其他氣體分析法

1．電導(dǎo)法測(cè)定電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的方法，稱(chēng)為電導(dǎo)法。2．庫(kù)侖法以測(cè)量通過(guò)電解池的電量為基礎(chǔ)而建立起來(lái)的分析方法，稱(chēng)為庫(kù)侖法。3．熱導(dǎo)氣體分析各種氣體的導(dǎo)熱性是不同的。4．激光雷達(dá)技術(shù)除以上方法外，還有氣相色譜法、紅外線(xiàn)氣體分析法和化學(xué)發(fā)光分析法等。在工業(yè)和環(huán)境分析中已廣泛的應(yīng)用，而且也有定型的儀器。

項(xiàng)目四氣體分析儀器

一、儀器的基本部件①量氣管(見(jiàn)氣體測(cè)量中的量氣管)。②水準(zhǔn)瓶(見(jiàn)氣體測(cè)量中用膠皮管與量氣管相連接的部件)。③吸收瓶(見(jiàn)吸收所用水準(zhǔn)瓶)。④梳形管(將量氣管和吸收瓶及燃燒瓶連接起來(lái)的裝置)。⑤燃燒瓶(見(jiàn)燃燒儀器中的燃燒瓶)。

二、氣體分析儀器1．改良式奧氏(QF-190型)氣體分析儀由1支量氣管、4個(gè)吸收瓶和1個(gè)爆炸瓶組成的，它可進(jìn)行