工業(yè)分析技術(shù)第八章氣體分析

工業(yè)分析技術(shù)第八章氣體分析1第1頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1概述8.1.1工業(yè)氣體分類8.1.2工業(yè)氣體分析的方法2第2頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）天然氣煤與石油組成分解的產(chǎn)物，存在于含煤或石油的地層中。主要成分是甲烷。（2）焦爐煤氣煤在800℃以上煉焦的副產(chǎn)物。主要成分是氫氣和甲烷。（3）石油氣石油裂解的產(chǎn)物。主要成分是甲烷、烯烴及其他碳氫化合物。（4）水煤氣由水蒸氣作用于赤熱的煤而生成。主要成分是一氧化碳和氫氣。8.1.1工業(yè)氣體分類1.氣體燃料3第3頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月除上述的天然氣、焦爐煤氣、石油氣、水煤氣等均可作為化工原料氣外，還有其他幾種：（1）黃鐵礦焙燒爐氣主要成分是二氧化硫，用于合成硫酸。4FeS＋7O2＝2Fe2O3＋4SO2↑（2）石灰焙燒窯氣主要成分是二氧化碳，用于制堿工業(yè)。CaCO3＝CaO＋CO2↑工業(yè)氣體產(chǎn)品種類很多，如氫氣、氮氣、氧氣、乙炔氣和氦氣等。8.1.1工業(yè)氣體分類2.化工原料氣體3.氣體產(chǎn)品4第4頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月各種工業(yè)用的煙道氣，即燃料燃燒后的產(chǎn)物，主要成分為N2、O2、CO、CO2、水蒸氣及少量的其他氣體。在化工生產(chǎn)中排放出來的大量尾氣，情況各不相同，組成較為復雜。8.1.1工業(yè)氣體分類4.廢氣5第5頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)廠房內(nèi)的空氣，一般含有生產(chǎn)用的氣體。這些氣體中有些對身體有害；有些能夠引起燃燒爆炸。工業(yè)廠房空氣在分析上是指廠房空氣中這類有害氣體。8.1.1工業(yè)氣體分類5.廠房空氣6第6頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)氣體分析方法根據(jù)測定原理可分為：化學分析法、物理分析法、物理化學分析法。1.化學分析法根據(jù)氣體的某一化學特性進行測定的，如吸收法、燃燒法。2.物理分析法根據(jù)氣體的物理特性，如密度、熱導率、折射率、熱值等來進行測定的。8.1.2工業(yè)氣體分析的方法7第7頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月3.物理化學分析方法根據(jù)氣體的物理化學特性來進行測定的，如電導法、色譜法和紅外光譜法等。8.1.2工業(yè)氣體分析的方法8第8頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月當氣體混合物中各個組分的含量為常量時，一般采用體積分數(shù)來表示；氣體混合物中各組分的含量是微量時，一般采用每升或每立方米中所含的質(zhì)量（mg）或體積（ml）來表示；氣體中被測物質(zhì)是固體或液體（各種灰塵、煙、各種金屬粉末），這些雜質(zhì)濃度一般用質(zhì)量單位來表示比較方便。8.1.2工業(yè)氣體分析的方法9第9頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月8.2氣體分析儀器8.2.1氣體分析儀器的組成8.2.2氣體分析儀器的裝置10第10頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月量取一定量氣體體積的裝置，量氣管的類型有單臂式和雙臂式兩類。（1）單臂式量氣管:單臂式量氣管分為直式、單球式、雙球式三種。

①直式量氣管：是最簡單的量氣管，是一支容積為100ml有刻度的玻璃管，分度值為0.2ml，可讀出在100ml范圍內(nèi)的氣體體積

8.2.1氣體分析儀器的組成1.量氣管11第11頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月②單球式量氣管：下端細長部分一般有40～60ml的刻度，分度值為0.1ml，上部球狀的部分也有刻度,一般較少使用，精度也不高

8.2.1氣體分析儀器的組成1.量氣管12第12頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月③雙球式量氣管：上部有2個球狀部分，其中上球的體積為25ml，下球的體積為35ml，下端為細長部分，一般刻有40ml刻度線，分度值為0.1ml，是常用于測量氣體體積的部分，而球形部分的體積用于固定氣體體積的測量，如量取25.00ml氣體體積，用于燃燒法實驗等。量氣管的末端用橡皮管與水準瓶相連，頂端是吸入氣體與排出氣體的出口，可與取樣管相通

8.2.1氣體分析儀器的組成1.量氣管13第13頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）雙臂式量氣管：總體積也是100ml，左臂由4個20ml玻璃球組成，右臂是體積20ml（加上備用部分共22ml）的細管，分度值為0.05ml?？梢詼y量100ml以內(nèi)的氣體體積。量氣管頂端通過活塞1與取樣器、吸收瓶相連，下端活塞2、活塞3可分別量取氣體體積，末端用橡皮管與水準瓶相連。

8.2.1氣體分析儀器的組成1.量氣管14第14頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月當打開活塞2、活塞3并使活塞1與大氣相通，升高水準瓶時，液面上升，將量氣管中原有氣體排出，然后旋轉(zhuǎn)活塞1使之與取試樣器或氣體貯存器相連，先關(guān)上活塞3，放下水準瓶，氣體自活塞1引入左臂球形管中，測量一部分氣體體積，然后關(guān)上活塞2，打開活塞3，氣體流入細管中，關(guān)上活塞1，測量出細管中氣體的體積，兩部分體積之和即為所取氣體的體積。如測量53.25ml氣體時，用左臂量取40ml，右臂量取13.25ml，總體積即為53.25ml。

8.2.1氣體分析儀器的組成1.量氣管15第15頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）量氣管的使用：當水準瓶升高時，液面上升，可將量氣管中的氣體排出。當水準瓶降低時液面下降，將氣體吸入量氣管；和進氣管、排氣管配合使用，可完成排氣和吸入氣體樣品的操作，收集足夠的氣體以后，關(guān)閉氣體分析器上的進樣閥門。將量氣管的液面與水準瓶的液面對齊（處在同一個水平面上），讀出量氣管上的讀數(shù)，即為氣體的體積。

8.2.1氣體分析儀器的組成1.量氣管16第16頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）氣體流量計一常稱濕式流量計，由金屬筒構(gòu)成，其中盛半筒水，在筒內(nèi)有一金屬鼓輪將圓筒分割為四個小室。鼓輪可以繞著水平軸旋轉(zhuǎn)，當空氣通過進氣口進入小室時，推動鼓輪旋轉(zhuǎn)，鼓輪的旋轉(zhuǎn)軸與筒外刻度盤上的指針相連，指針所指示的讀數(shù)，即為采集的氣體試樣體積。

8.2.1氣體分析儀器的組成2.氣量表17第17頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月刻度盤上的指針每轉(zhuǎn)一圈一般為5L、10L。流量針上附有水平儀，底部裝有螺旋，以便調(diào)節(jié)流量針的水平位置。另外還有壓力計和溫度計，用以測量通過氣體的溫度，壓力計是用以調(diào)節(jié)通過氣體的壓力與大氣的壓力相等，便于體積換算。濕式流量計的準確度高，但測量氣體的體積有一定限額，并且不易攜帶。常用于其他流量計的校正或化驗室固定使用

8.2.1氣體分析儀器的組成2.氣量表18第18頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）氣體流速計：是化驗室中使用最廣泛的儀器。用以測量氣體流速，從而計算出氣體的體積。其原理是當氣體通過毛細管時由于管子狹窄部分的阻力，在此管中產(chǎn)生的氣壓降低，阻力前后壓力之差由裝某種液體的U形管至兩臂液面的差別表示出來。氣體流速越大液面差別也越大。

8.2.1氣體分析儀器的組成2.氣量表19第19頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）轉(zhuǎn)子流量計：是由上粗下細的錐形玻璃管與上下浮動的轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子一般用銅或鋁等金屬及有機玻璃和塑料制成。氣流越大，轉(zhuǎn)子升得越高。在生產(chǎn)現(xiàn)場使用比較方便。用吸收管采樣時，在吸收管與轉(zhuǎn)子流量計之間須接一個干燥管，否則濕氣凝結(jié)在轉(zhuǎn)子上，將改變轉(zhuǎn)子的質(zhì)量而產(chǎn)生誤差。轉(zhuǎn)子流量計的準確性比流速計差。

8.2.1氣體分析儀器的組成2.氣量表20第20頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月梳形管是將量氣管和吸收瓶及燃燒瓶連接起來的裝置，通過活塞，改變氣體流動的方向。

8.2.1氣體分析儀器的組成3.梳形管21第21頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體進行吸收作用的裝置，瓶中裝有吸收劑，氣體分析時吸收作用即在此瓶中進行。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。每部分的體積應比量氣管大，約為120～150ml，二者可以并列，也可以上下排列，還可以一部分置于另一部分之內(nèi)。作用部分經(jīng)活塞與梳形管相連，承受部分與大氣相通。

8.2.1氣體分析儀器的組成4.吸收瓶22第22頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月使用時，將吸收液吸至作用部分的頂端，氣體由量氣管進入吸收瓶中，吸收液由作用部分流入承受部分，氣體與吸收液發(fā)生吸收作用。

8.2.1氣體分析儀器的組成4.吸收瓶23第23頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月為了增大氣體與吸收劑的接觸面積以提高氣體吸收效率，在吸收部分內(nèi)裝有許多直立的玻璃管。接觸式吸收瓶另一種名為鼓泡式吸收瓶。氣體經(jīng)過幾乎伸至瓶底的細管而進入吸收瓶中。由此細管出來的氣體被分散成細小的氣泡，經(jīng)過吸收液上升，然后集中在作用部分的上部，此種吸收效果最好。

8.2.1氣體分析儀器的組成4.吸收瓶24第24頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)裝封閉液，與量氣管連接構(gòu)成連通器，用以吸入或排出氣體。

8.2.1氣體分析儀器的組成5.水準瓶25第25頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月是一個球形厚壁的硬質(zhì)玻璃容器，在球的上端熔封兩條鉑絲，鉑絲的外端經(jīng)導線與電源連接。球的下端管口用橡皮管連接水準瓶。

8.2.1氣體分析儀器的組成6.爆炸瓶26第26頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月使用前用封閉液充滿到球的頂端，引入氣體后封閉液至水準瓶中，用感應線圈在鉑絲間得到火花（目前使用較為方便的是壓電陶瓷火花發(fā)生器，其原理是借助2只圓柱形特殊陶瓷受到相對沖擊后產(chǎn)生104V以上高壓脈沖電流，火花發(fā)生率高，可達100％，不用電源，安全可靠，發(fā)火次數(shù)可達五萬次以上。有手槍式和盒式兩種，使用非常簡單），以點燃混合氣體。

8.2.1氣體分析儀器的組成6.爆炸瓶27第27頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月樣式與吸收瓶相似，也分作用部分與承受部分，上下排列?？扇夹詺怏w在作用部分中燃燒，承受部分用以承受自作用部分排出的封閉液。管中有用于加熱的一段鉑質(zhì)螺旋絲，鉑絲的兩端與熔封在玻璃管中的兩條銅絲相連，銅絲的另一端通過一個適當?shù)淖儔浩骷白冏杵髋c電源相連，混合氣體引入作用部分，通電后鉑絲熾熱，混合氣體在鉑絲的附近緩慢燃燒。

8.2.1氣體分析儀器的組成7.緩燃管28第28頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月將氧化銅裝在石英管管的中部，用電爐或煤氣燈加熱，然后使氣體往返通過而進行燃燒。燃燒空間長度約為10cm，管內(nèi)徑為6mm。

8.2.1氣體分析儀器的組成8.氧化銅燃燒管29第29頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月按照從左至右；從上至下的原則。即先安裝吸收瓶、燃燒管、量氣管，然后將活塞安裝在吸收瓶、燃燒管、量氣管上，再安裝梳形管、最后安裝水準瓶。

8.2.1氣體分析儀器的組成9.儀器的組裝30第30頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月改良式奧氏氣體分析儀，是由1支量氣管、4個吸收瓶和1個爆炸瓶組成。它可進行CO2、O2、CH4、H2、N2混合氣體的分析測定。其優(yōu)點是構(gòu)造簡單、輕便，操作容易，分析快速。缺點是精度不高，不能適應更復雜的混合氣體分析。8.2.2氣體分析儀器的裝置1.改良式奧氏（QF－190型）氣體分析儀31第31頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月8.2.2氣體分析儀器的裝置1.改良式奧氏（QF－190型）氣體分析儀32第32頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月蘇式氣體分析儀，是由1支雙臂式量氣管、7個吸收瓶、1個氧化銅燃燒管和1個緩燃管等組成。它可進行煤氣全分析或更復雜的混合氣體分析。儀器構(gòu)造復雜，分析速度較慢；但精度較高，實用性較廣。8.2.2氣體分析儀器的裝置2.蘇式（BTИ）型氣體分析儀33第33頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月8.2.2氣體分析儀器的裝置2.蘇式（BTИ）型氣體分析儀34第34頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.氣體分析儀器的使用以改良式奧氏氣體分析儀的使用為例：（1）準備工作：首先將洗滌潔凈、干燥氣體分析儀各部件，用橡皮管連接安裝好。所有旋轉(zhuǎn)活塞都必須涂抹潤滑劑，使其轉(zhuǎn)動靈災活。8.2.2氣體分析儀器的裝置2.蘇式（BTИ）型氣體分析儀35第35頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月依照擬好的分析順序，將各吸收劑分別由吸收瓶的承受部分注入吸收瓶中。如在進行煤氣分析時，吸收瓶Ⅰ中注入33％的KOH溶液；吸收瓶Ⅱ中注入焦性沒食子酸堿性溶液；吸收瓶Ⅲ、Ⅳ中注入亞銅氨溶液。在吸收液上部可倒入5～8ml液體石蠟。水準瓶中注入封閉液。8.2.2氣體分析儀器的裝置3.氣體分析儀器的使用36第36頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月依次同樣使吸收瓶Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及爆炸球等液面均升至標線。再將三通活塞5旋至a位置，提高水準瓶，將量氣管內(nèi)的氣體排出，并使液面升至標線，然后將三通活塞5旋至b位置，將水準并瓶放在底板上，如量氣管內(nèi)液面開始稍微移動后即保持不變，并且各吸收瓶及爆炸球等的液面也保持不變，表示儀器已不漏氣。如果液面下降，則有漏氣之處。（一般常在橡皮管連接處或者活塞），應檢查出，重新處理。

8.2.2氣體分析儀器的裝置3.氣體分析儀器的使用37第37頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月8.3氣體化學分析法8.3.1吸收法8.3.2燃燒法8.3.3氣體分析其他方法38第38頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體化學吸收法應包括吸收體積法、吸收滴定法、吸收稱量法和吸收比色法等。1.吸收體積法8.3.1吸收法39第39頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）原理利用氣體的化學性質(zhì)，使氣體混合物和特定的吸收劑接觸。吸收劑與混合氣體中待測組分氣體定量地發(fā)生化學吸收作用（而不與其他組分發(fā)生任何作用）。當吸收前、后的溫度及壓力保持一致時，則吸收前、后的氣體體積之差即為待測氣體的體積。此法主要用于常量氣體的測定。1.吸收體積法8.3.1吸收法40第40頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）原理例如，CO2、O2、N2的混合氣體，當通過氫氧化鉀溶液接觸時，CO2被吸收生成K2CO3，而其他組分不被吸收。2KOH＋CO2＝K2CO3＋H2O8.3.1吸收法1.吸收體積法41第41頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月對于液態(tài)或固態(tài)的物料，也可利用同樣的原理來進行分析測定。首先使各種物料中的待測組分經(jīng)過化學反應轉(zhuǎn)化為氣體，然后用特定的吸收劑吸收，根據(jù)氣體的體積變化，進行定量測定。如在鋼鐵分析中，用吸收體積法測定總碳含量。8.3.1吸收法1.吸收體積法42第42頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）氣體吸收劑用來吸收氣體的化學試劑稱為氣體吸收劑。由于各種氣體具有不同的化學特性，所選用吸收劑也不相同。吸收劑可分為液態(tài)和固態(tài)兩種，在大多數(shù)情況下，都以液態(tài)吸收劑為主。①氫氧化鉀溶液：KOH是CO2的吸收劑2KOH＋CO2＝K2CO3＋H2O8.3.1吸收法1.吸收體積法43第43頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月通常用KOH而不用NaOH，因為濃的NaOH溶液易起泡沫，并且析出難溶于本溶液中的Na2CO3而堵塞管路。一般常用33％的KOH溶液，1ml此溶液能吸收40ml的CO2氣體，它適用于中等濃度及高濃度（2％～3％以上）的CO2測定。氫氧化鉀溶液也能吸收H2S、SO2等酸性氣體，因此，在測定先必須除去。8.3.1吸收法1.吸收體積法44第44頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）氣體吸收劑②焦性沒食子酸的堿溶液：焦性沒食子酸（1,2,3-三羥基苯）的堿溶液是O2的吸收劑.焦性沒食子酸與氫氧化鉀作用生成焦性沒食子酸鉀。C6H3(OH)3＋3KOH＝C6H3(OK)3＋3H2O焦性沒食子酸鉀被氧化生成六氧基聯(lián)苯鉀4C6H3(OK)3＋O2＝2(KO)3H2C6C6H2(OK)3＋2H2O8.3.1吸收法1.吸收體積法45第45頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月1ml焦性沒食子酸的堿溶液能吸收8～12ml氧氣，在溫度大于15℃，含氧量不超過25％時，吸收效率最好。焦性沒食子酸的堿性溶液吸收氧的速度，隨溫度降低而減慢，在0℃時幾乎不吸收。所以用它來測定氧氣時，溫度最好大于15℃。因為吸收劑是堿性溶液，酸性氣體和氧化性氣體對測定都有干擾，在測定前應除去。8.3.1吸收法1.吸收體積法46第46頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）氣體吸收劑③亞銅鹽溶液：亞銅鹽的鹽酸溶液或亞銅鹽的氨溶液是一氧化碳的吸收劑。一氧化碳和氯化亞銅作用生成不穩(wěn)定的配合物Cu2Cl2·2CO。Cu2Cl2＋2CO＝Cu2Cl2·2CO在氨性溶液中，進一步發(fā)生反應Cu2Cl2·2CO＋4NH3＋2H2O＝Cu2(COONH4)2＋2NH4Cl8.3.1吸收法1.吸收體積法47第47頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月1ml亞銅鹽氨溶液可以吸收16ml一氧化碳。因氨水的揮發(fā)性較大，用亞銅鹽氨溶液吸收一氧化碳后的剩余氣體中?；煊邪睔猓绊憵怏w的體積，故在測量剩余氣體體積之前，應將剩余氣體通過硫酸溶液以除去氨的氣體（即進行第二次吸收）。亞銅鹽氨溶液也能吸收氧、乙炔、乙烯、高級碳氫化合物及酸性氣體。故在測定一氧化碳之前均應除去。8.3.1吸收法1.吸收體積法48第48頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）氣體吸收劑④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。在氣體分析中不飽和烴通常是指乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、苯、甲苯等。溴能和不飽和烴發(fā)生加成反應并生成液態(tài)的飽和溴化物。8.3.1吸收法1.吸收體積法CH2＝CH2＋Br2＝CH2Br-CH2BrCH≡CH＋2Br2＝CHBr2-CHBr249第49頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月在實驗條件下，苯不能與溴反應，但能緩慢地溶解于溴水中，所以苯也可以一起被測定出來。硫酸在有硫酸銀（或硫酸汞）作為催化劑時，能與不飽和烴作用生成烴基磺酸、亞烴基磺酸、芳烴磺酸等。8.3.1吸收法1.吸收體積法CH2＝CH2＋H2SO4＝CH3-CH3OSO2OHCH≡CH＋H2SO4＝CH2-CH(OSO2OH)2C6H6＋H2SO4＝C6H5SO3H＋H2O50第50頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）氣體吸收劑⑤硫酸、高錳酸鉀溶液、氫氧化鉀溶液：它們是二氧化氮的吸收劑。8.3.1吸收法1.吸收體積法2NO2＋H2SO2＝OH(ONO)SO2＋HNO310NO2＋2KMnO4＋3H2SO4＋2H2O＝10HNO3＋K2SO4＋2MnSO42NO2＋3KOH＝2KNO3＋KNO2＋H2O51第51頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）混合氣體的吸收順序：原則：吸收某種氣體時其它氣體不干擾吸收。例如，煤氣中的主要成分是CO2、O2、CO、CH4、H2等。根據(jù)所選用的吸收劑性質(zhì)，分析煤氣時，它們應按如下吸收順序進行。

8.3.1吸收法8.3.1吸收法1.吸收體積法52第52頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月①氫氧化鉀溶液：它只吸收二氧化碳，其他組分不干擾。應排在第一。②焦性沒食子酸的堿性溶液：試劑本身只能吸收氧氣。但因為是堿性溶液，也能吸收酸性氣體。因此，應排在氫氧化鉀吸收液之后。故排在第二。8.3.1吸收法1.吸收體積法53第53頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）混合氣體的吸收順序：③氯化亞銅的氨性溶液：它不但能吸收一氧化碳，同時還能吸收二氧化碳、氧氣等。因此，只能把這些干擾組分除去之后才能使用。故排在第三。甲烷和氫氣用燃燒法測定。所以煤氣分析的順序應為：8.3.1吸收法1.吸收體積法54第54頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月KOH溶液吸收CO2；焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O2；氯化亞銅的氨溶液吸收CO；用燃燒法測定CH4及H2；剩余氣體為N2。（4）吸收儀器-吸收瓶參見氣體分析儀器的組成中吸收瓶8.3.1吸收法1.吸收體積法55第55頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月利用吸收法和滴定分析法測定氣體（或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì)）含量的分析方法稱為吸收滴定法。其原理是使混合氣體通過特定的吸收劑溶液，其中待測組分與吸收劑發(fā)生反應而被吸收，然后在一定的條件下，用特定的標準溶液滴定，根據(jù)消耗的標準溶液的體積，計算出待測氣體的含量。8.3.1吸收法2.吸收滴定法56第56頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月例如：焦爐煤氣中少量H2S的滴定（1）吸收：使一定量的氣體試樣通過醋酸鎘溶液。其中的H2S與Cd(Ac)2反應生成黃色的硫化鎘沉淀。H2S＋Cd(Ac)2＝CdS↓＋2HAc（2）轉(zhuǎn)化：將溶液酸化，加入過量的碘標準溶液，負二價的硫被氧化為零價的硫。8.3.1吸收法2.吸收滴定法57第57頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月CdS＋2HCl＋I2＝2HI＋CdCl2＋S↓（3）滴定：剩余的碘以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定，I2＋2Na2S2O3＝Na2S4O6＋2NaI由碘的消耗量計算出硫化氫的含量。8.3.1吸收法2.吸收滴定法58第58頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月利用吸收法和稱量法來測定氣體（或可以轉(zhuǎn)化氣體的其他物質(zhì)）含量的分析方法稱為吸收稱量法。其原理是使混合氣體通過固體（或液體）吸收劑，待測氣體與吸收劑發(fā)生反應（或吸附），而吸收劑增加一定的質(zhì)量，根據(jù)吸收劑增加的質(zhì)量，計算出待測氣體的含量。8.3.1吸收法3.吸收稱量法59第59頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月例如，測定混合氣體中的微量二氧化碳時，使混合氣體通過固體的堿石灰（一份氫氧化鈉和兩份氧化鈣的混合物，常加一點酚酞故呈粉紅色，亦稱鈉石灰）或堿石棉（50％氫氧化鈉溶液中加入石棉，攪拌成糊狀，在150～160℃烘干，冷卻研成小塊即為堿石棉），二氧化碳被吸收。8.3.1吸收法3.吸收稱量法60第60頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月精確稱量吸收劑吸收二氧化碳前、后的質(zhì)量，根據(jù)吸收劑前后的質(zhì)量差，即可計算出二氧化碳的含量。8.3.1吸收法3.吸收稱量法2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2OCaO＋CO2＝CaCO361第61頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月利用吸收法和比色法來測定氣體物質(zhì)（或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì)）含量的分析方法稱為吸收比色法。其原理是使混合氣體通過吸收劑（固體或液體），待測氣體被吸收，而吸收劑產(chǎn)生不同的顏色（或吸收后再作顯色反應），其顏色的深淺與待測氣體的含量成正比，從而得出待測氣體的含量。此法主要用于微量氣體組分含量的測定。8.3.1吸收法4.吸收比色法62第62頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月例如，測定混合氣體中微量乙炔（1）吸收：將混合氣體通過吸收劑—亞銅鹽的氨溶液。乙炔被吸收，生成乙炔銅的紫紅色膠體溶液。2C2H2＋Cu2Cl2＝2CH≡CCu＋2HCl8.3.1吸收法4.吸收比色法63第63頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）比色：其顏色的深淺與乙炔的含量成正比?？蛇M行比色測定，從而得出乙炔的含量。例如，空氣中的硫化氫含量測定，用40～60目的硅膠作載體，吸附一定量的醋酸鉛試劑制成檢氣劑填充于檢氣管中，當待測空氣通過檢氣管時，空氣中的硫化氫被吸收，生成黑色層。8.3.1吸收法4.吸收比色法64第64頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月其變色的長度與空氣中的硫化氫含量成正比，再與標準檢氣管進行比較，就可以獲得空氣中硫化氫的含量。8.3.1吸收法4.吸收比色法Pb(Ac)2＋H2S＝PbS↓＋2HAc65第65頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月原理：有些氣體沒有很好的吸收劑卻具有可燃性，如氫氣和甲烷。不能用吸收法測定，可用燃燒法測定。當可燃性氣體燃燒時，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。它們都與原來的可燃性氣體有一定的比例關(guān)系，根據(jù)它們之間的定量關(guān)系，分別計算出各種可燃性氣體組分的含量。8.3.2燃燒法1.燃燒法66第66頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月本法適用于揮發(fā)性飽和碳氫化合物和性質(zhì)比較穩(wěn)定和一般化學試劑較難發(fā)生化學反應的氣體。燃燒法分為爆炸燃燒法、緩慢燃燒法、氧化銅燃燒法。8.3.2燃燒法1.燃燒法67第67頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）爆炸燃燒法可燃性氣體與空氣或氧氣混合，當其比例達到一定限度時，受熱（或遇火花）而引起爆炸性的燃燒。氣體爆炸有兩個極限，上限與下限，上限指可燃性氣體能引起爆炸的最高含量。下限指可燃性氣體能引起爆炸的最低含量。如H2在空氣中的爆炸極限是74.2％（體積分數(shù)），爆炸下限是4.1％，即當H2在空氣體積占4.1％～74.2％之內(nèi)，它具有爆炸性。8.3.2燃燒法1.燃燒法68第68頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月本法是將可燃性氣體與空氣或氧氣混合，其比例能使可燃性氣體完全燃燒，并在爆炸極限之內(nèi)，在特殊的裝置中點燃，引起爆炸，所以常叫爆燃法（或稱爆炸法），此法的特點是分析所需的時間最短。8.3.2燃燒法1.燃燒法69第69頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)緩慢燃燒法可燃性氣體與空氣或氧氣混合，且不在爆炸極度限內(nèi)，經(jīng)過熾熱的鉑質(zhì)螺旋絲而引起緩慢燃燒，所以稱之為緩慢燃燒法。可避免爆炸危險。此法所需時間較長。8.3.2燃燒法1.燃燒法70第70頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）氧化銅燃燒法特點是被分析的氣體中不必加入氧氣，所用的氧來自氧化銅被還原放出。如氫氣在280℃左右可在氧化銅上燃燒，甲烷在此溫度下不能燃燒，高于290℃時才開始燃燒。CH4在600℃以上能燃燒完全：8.3.2燃燒法1.燃燒法71第71頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月氧化銅被還原后可以在400℃的空氣中氧化再生后繼續(xù)使用。氧化銅燃燒法的優(yōu)點是不加入空氣或O2減少一次體積測量誤差較小，計算也相應簡化。8.3.2燃燒法1.燃燒法H2＋CuO＝H2O(l)＋CuCO＋CuO＝CO2＋CuCH4＋4CuO＝CO2＋2H2O(l)＋4Cu72第72頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）CH4:甲烷燃燒按下式進行CH4＋2O2＝CO2＋2H2O(l)(1體積)(2體積)(1體積)8.3.2燃燒法2.燃燒法的主要理論依據(jù)73第73頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月反應前1體積甲烷與2體積氧氣燃燒后，生成1體積CO2和0體積水（在室溫下，水蒸氣冷凝為液態(tài)的水，其體積可以忽略不計），在反應中有2體積的氣體消失（以V縮代表縮小的體積數(shù)），VCH4代表燃燒前甲烷的體積。（2）H2（3）CO8.3.2燃燒法2.燃燒法的主要理論依據(jù)74第74頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月量氣管雖然有刻度，但標明的體積與實際體積不一定相等。對于精確的測量必須進行校正。在需要校正的量氣管下端，用橡皮管套上一個玻璃尖嘴，再用夾子夾住橡皮管8.3.2燃燒法3.氣體體積的校正75第75頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月在量氣管中充滿水至刻度的零點，然后放水于燒杯中，各為0～20ml、0～40ml、0～60ml、0～80ml、0～100ml，精確稱量出水的質(zhì)量，并測量水溫，查出在此溫度下水的密度，通過計算得出準確的體積。水的真實體積與實際體積（刻度）之差即為此段間隔（體積）的校正值。8.3.2燃燒法3.氣體體積的校正76第76頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月測定電解質(zhì)溶液導電能力的方法，稱為電導法。當溶液的組成發(fā)生變化時，溶液的電導率也發(fā)生相應的變化，利用電導率與物質(zhì)含量之間的關(guān)系，可測定物質(zhì)的含量。如合成氨生產(chǎn)中微量一氧化碳和二氧化碳的測定8.3.3氣體分析其他方法1.電導法77第77頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月通過測量電解池的電量為基礎而建立起來的分析方法，稱為庫侖法。庫侖滴定是通過測量電量的方法來確定反應終點。它被用于痕量組分的分析中，如金屬中碳、硫等的氣體分析；環(huán)境分析中的二氧化硫、臭氧、二氧化氮等都可以用庫侖滴定法來進行測定。8.3.3氣體分析其他方法2.庫侖法78第78頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月各種氣體的導熱性是不同的。如果把兩根相同的金屬絲（如鉑金絲）用電流加熱到同樣的溫度，將其中一根金屬絲插在某一種氣體中，另一金屬絲插在另一種氣體中，由于兩種氣體的導熱性不同，這兩根金屬絲的溫度改變就不一樣。隨著溫度的變化，電阻也相應地發(fā)生變化，所以，只要測出金屬絲的電阻變化值，就能確定待測氣體的含量。如在氧氣廠（空氣分餾）中就廣泛采用此種方法。8.3.3氣體分析其他方法3.熱導氣體分析79第79頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月激光雷達是激光用于遠距離大氣探測方面的新成就之一。激光雷達就是利用激光光束的背向散射光譜，檢測大氣中某些組分濃度的裝置。這種方法在環(huán)境分析中得到廣泛的應用。經(jīng)常檢測的組分有SO2、N02、C2H4、CO2、H2、NO、H2S、CH4、H2O等。所達到濃度的靈敏度在1km內(nèi)為2～3μl/L，個別工作利用共振拉曼效應曾在2～3km高空中測得O3和SO2的濃度，靈敏度分別為0.005μl/L和0.05μl/L。8.3.3氣體分析其他方法4.激光雷達技術(shù)80第80頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月除以上這些方法之外，還有氣相色譜法、紅外線氣體分析儀和化學發(fā)光分析等。它們在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境分析中已得到廣泛的應用。8.3.3氣體分析其他方法4.激光雷達技術(shù)81第81頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月8.4大氣污染物的分析8.4.1大氣污染物樣品的采集8.4.2大氣污染物的測定82第82頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）搜集資料采樣前了解待監(jiān)測區(qū)內(nèi)污染源類型、數(shù)量、排放污染物種類、排放量；收集監(jiān)測區(qū)的風向、風速、氣溫、氣壓、日照情況、相對濕度、逆溫層底部的高度、溫度的垂直梯度分布等氣象條件及地形資料；工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)分布密度等。8.4.1大氣污染物樣品的采集1.采樣前的準備工作83第83頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）采樣布點：①根據(jù)資料將監(jiān)測區(qū)分成高污染、中污染和低污染三個區(qū)域，上風向污染少于下風向，布點可少些；工業(yè)區(qū)和人口密度大的地方多布點。②選擇幾個背景本底對照點。③采樣應高于地面1.5～2m處，采樣的水平線與周圍建筑物高度不應火于30。角，并應避開樹木及吸附能力較強的建筑物；交通密集區(qū)的樣點應距人行道1.5m遠；采樣點離主要污染源20m以上，且不能正對排放下風口。8.4.1大氣污染物樣品的采集1.采樣前的準備工作84第84頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月④各采樣點及設施應盡可能一致，使可比性強。⑤采樣點的數(shù)目可按功能區(qū)布點，采用網(wǎng)格布點法，同心圓布點法或扇形布點法等三種布點方式，一般與經(jīng)濟投資與監(jiān)測精確度有關(guān)，可結(jié)合實際綜合考慮。8.4.1大氣污染物樣品的采集1.采樣前的準備工作85第85頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月當大氣中污染物濃度較高和具有高靈敏度檢測條件時，可采用直接采樣法。而大氣中的污染物濃度一般都較低，通常僅為10-6～10-9(體積比)數(shù)量級，則必須采用富集采樣法，主要采用的方法有溶液吸收采樣法、低溫冷凝濃縮法、濾膜采樣法、阻留法等。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法86第86頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）直接采樣法此法僅適用于大氣污染物濃度較高及可選擇測試方法高靈敏的情況，所用采樣器包括塑料袋、注射器、采氣管和真空瓶等。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法87第87頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）直接采樣法

采樣要求：①塑料袋的材質(zhì)應不與被測組分，發(fā)生化學反應、不具滲透性，所以要采用聚四氟乙烯或聚乙烯材料。②用帶三通的玻璃注射器采樣時，先用現(xiàn)場空氣抽洗2～3次，再抽樣100mL，密封進口。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法88第88頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月③采氣管兩端應有活塞，容積為100～500mL，采樣時必須先通入此采樣管容積6～10倍的氣體體積，用置換法除去原管內(nèi)的非被測物氣體。④用真空瓶采樣時，要先將瓶內(nèi)抽成真空，在測定時對仍然存在的部分剩余氣體進行體積校正。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法89第89頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）溶液吸收法此法是采集大氣中蒸氣態(tài)或氣溶膠態(tài)的污染物常用的方法。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法90第90頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月采樣時，用抽氣裝置將待監(jiān)測的污染氣體必一定流量抽入裝有吸收液的吸收管(瓶)中，被采集的氣體以氣泡的形式通過吸收液時產(chǎn)生溶解或化學反應而被吸收。記錄采樣量，采樣結(jié)束后，取出吸收液供分析測定。采樣中使用的氣體吸收管及吸收瓶。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法91第91頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）低溫冷凝法對大氣中某些沸點較低的氣態(tài)污染物，如烯烴類、醛類等，采用低溫冷凝采樣法可提高采集富集效率。此法效果好、采樣量大、利于被測組分穩(wěn)定。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法92第92頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月此法常在采樣管的進氣端加置選擇性的過濾器(內(nèi)裝過氯酸鍰、堿石棉、氫氧化鉀或氯化鈣等)，以除去大氣中可能同時冷凝的水蒸氣和二氧化碳等。所選用的干燥劑和凈化劑不應與待測組分發(fā)生作用。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法93第93頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）固體濾料阻留法此法是將過濾性材料(濾紙、有機濾膜等)放在顆粒物采樣夾上，用抽氣泵抽氣。因為過濾性材料是高分子微孔物質(zhì)，抽氣時分子狀的氣體物質(zhì)能順利通過濾紙或濾膜，而空氣中的氣溶膠顆粒物被阻留在過濾材料上，達到采集和濃縮的目的。稱取過濾性材料上載留的顆粒物質(zhì)量，根據(jù)采樣體積，即可計算出空氣中顆粒物的濃度。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法94第94頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）填充柱式采樣管阻留富集法填充柱為長5～10cm、內(nèi)徑0.3～0.5cm的玻璃管或不銹鋼管，將適當粒徑的顆粒狀填充劑裝入填充柱制成采樣管。采樣時氣樣以一定流速通過填充柱，待測組分因吸附、溶解或化學反應等作用而被阻留在填充劑上，達到濃縮采樣的目的。采樣后經(jīng)解吸或溶劑洗脫，將被測組分從填充柱上釋放出來，進行測定。8.4.1大氣污染物樣品的采集2.采樣方法95第95頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）四氯化汞鉀溶液吸收—鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法①方法原理二氧化硫被四氯化汞鉀溶液吸收，生成穩(wěn)定的二亞硫酸汞酸鹽；在一定酸度條件下二亞硫酸汞酸鹽與甲醛作用生成羥基亞甲基磺酸，羥基亞甲基磺酸再與鹽酸副玫瑰苯胺作用生成紫紅色醌型染料。

8.4.2大氣污染物的測定1.二氧化硫的測定96第96頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月②方法討論氮氧化物、臭氧、重金屬有干擾。加入氨基磺酸銨可消除氮氧化物的干擾。2HNO2＋NH2SO2ONH4＝H2SO4＋3H2O＋2N2↑

8.4.2大氣污染物的測定1.二氧化硫的測定97第97頁，課件共106頁，創(chuàng)作于2023年2月臭氧在采樣后放置20min即可自行分解而消失。重金屬離子的干擾，在配制吸收劑時，加入EDTA作掩蔽劑預以消除干擾，用磷酸代替鹽酸配制副玫瑰苯胺溶液，有利于掩蔽重金屬離子的干擾。鹽酸的濃度對顯色反應的影響：濃度過大，顯色不完全；過小，副玫瑰苯胺本身呈色，所以在制備鹽酸副玫瑰苯胺溶液時，必須經(jīng)過調(diào)節(jié)試驗，嚴格控制鹽酸用量。

8.4.2大氣污染物的測定1.二氧化硫的測定98第98頁