一氧化碳测定方法及干扰消除

2023-11-23 理论教育版权反馈

【摘要】：其中，CH4在这种条件下不与氧化汞发生反应，而H2则与之反应，干扰测定，可在仪器调零时消除。

一氧化碳（CO）是空气中的主要污染物之一，它主要来自石油、煤炭燃烧不充分的产物和汽车尾气；一些自然现象如火山爆发、森林火灾等也是来源之一。

CO是一种无色、无臭的有毒气体，燃烧时呈淡蓝色火焰。它容易与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液输送氧的能力降低，造成缺氧症。中毒较轻时，会出现头痛、疲倦、恶心、头晕等感觉；中毒严重时，则会发生心悸、昏迷、窒息甚至造成死亡。

测定空气中CO的方法有非色散红外吸收法、气相色谱法、定电位电解法、汞置换法等。其中，非色散红外吸收法常用于自动监测，在第九章中介绍。

（一）气相色谱（GC）法

气相色谱法的原理在第二章第八节已作介绍。用该方法测定空气中CO的原理基于：空气中的CO、CO2和CH4经TDX-01碳分子筛柱分离后，于氢气流中在镍催化剂[（360±10）℃℃]作用下，CO、CO2皆能转化为CH4，然后用火焰离子化检测器分别测定上述三种物质，其出峰顺序为：CO、CH4、CO2。其流程见图3-27。

图3-27 气相色谱法测定空气中CO流程

1.氢气钢瓶；2.减压阀；3.干燥净化管；4.流量调节阀；5.流量计；6.六通阀；7.定量管；8.转化炉；9.色谱柱；10.火焰离子化检测器；11.放大器；12.记录仪

测定时，先在预定实验条件下用定量管加入各组分的标准气，记录色谱峰，测其峰高，按下式计算定量校正值：

式中：K——定量校正值，表示每毫米（mm）峰高代表的CO（或CH4、CO2）的质量浓度，mg/（m3·mm）；

ρs——标准气中（或 4、2）的质量浓度， / 3；

hs——标准气中CO（或CH4、CO2）的峰高，mm。

在与测定标准气同样条件下测定气样，测定各组分的峰高（hx），按下式计算CO（或CH4、CO2）的质量浓度（ρx）(www.chuimin.cn)

ρx＝hx·K 　（3-12）

为保证镍催化剂的活性，在测定之前，转化炉应在360℃下通气8h；氢气和氮气的纯度应高于99.9％。

当进样量为1mL时，检出限为0.2mg/m3。

（二）汞置换法

汞置换法也称间接冷原子吸收光谱法。该方法基于气样中的CO与活性氧化汞在180～200℃发生反应，置换出汞蒸气，带入冷原子吸收测汞仪测定汞的含量，再换算成CO浓度。置换反应式如下：

汞置换法CO测定仪的工作流程如图3-28所示。空气经灰尘过滤器、活性炭管、分子筛管及硫酸亚汞硅胶管等净化装置除去尘埃、水蒸气、二氧化硫、丙酮、甲醛、乙烯、乙炔等干扰物质后，通过流量计、六通阀，由定量管取样送入氧化汞反应室，被CO置换出的汞蒸气随气流进入测量室，吸收低压汞灯发射的253.7nm紫外线，用光电倍增管、放大器及显示、记录仪表测出吸光度，以实现对CO的定量测定。测定后的气体经碘-活性炭吸附管由抽气泵抽出排放。

图3-28 汞置换法CO测定仪的工作流程

1.灰尘过滤器；2.活性炭管；3、10.分子筛管；4.硫酸亚汞硅胶管；5.三通阀；6.霍加特氧化管；7.流量计；8.六通阀；9.定量管；11.加热炉及氧化汞反应室；12.冷原子吸收测汞仪；13.限流孔；14.流量调节阀；15.抽气泵

空气中的甲烷和氢气在净化过程中不能除去，和CO一起进入氧化汞反应室。其中，CH4在这种条件下不与氧化汞发生反应，而H2则与之反应，干扰测定，可在仪器调零时消除。校正零点时，将霍加特氧化管串入气路，将空气中的CO氧化为CO2后作为零气。

测定时，先将适宜质量浓度（ρs）的CO标准气由定量管进样，测量吸收峰高（hs）或吸光度（As），再用定量管进入气样，测其峰高（hx）或吸光度（Ax），按下式计算气样中CO的质量浓度（ρx）

该方法检出限为0.04mg/m3。

一氧化碳测定方法及干扰消除

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