学习情境十一气体分析技术

学习情境十一

气体分析技术目标任务项目一概述

项目二气体试样的采取

任务1采样方法

任务2气体体积的测量项目三气体化学分析方法

任务１吸收法

任务２燃烧法

任务３其他气体分析法

项目四气体分析仪器

项目一概述

一、气体分析的意义及特点

工业气体有多种，如气体燃料、气体产品、化工原料气体、厂房空气、废气等。工业气体经常分析，及时地发现和解决生产、安全中的问题，确保生产顺利进行。

二、气体分析方法

1.化学分析法2.物理分析法3.物理—化学分析法近代分析具有快速、简便、灵敏度高等特点。采用仪器分析的方法。

任务1采样方法

一、采样方法取样点的确定1.自气体容器中取样2.自气体管路中取样图11-1．气体采样装置

1一气体管道；2一采样管；3一过滤管；4一冷却管；5一导气管；6一冷却水人口；7一冷却水出口；8，9一冷却管

1．常压下取样当气体压力近于大气压或等于大气压时，常用封闭液改变液面位置以引入气体试样；当感到气体压力不足时，可以利用流水抽气泵抽取气体试样。(1)用取样瓶采取气体试样(2)用取样管采取气体试样

图11-2取样瓶图11-3取样管1—气样瓶；2—封密液瓶；3—胶皮管1—采样管；2，3—活塞4—三通活塞；5—夹子4—水准瓶

(3)用抽气泵采取气体试样2．正压下取样

当气体压力高于大气压力时，只需放开取样点上的活塞，气体即可自动流人气体取样器中。如果气体压力过大，应在取样点上的金属管与取样容器之间接人缓冲器。常用的正压取样容器有球胆等。取样时必须用气体试样置换球胆内的空气3～4次。3．负压下取样

任务2气体体积的测量一．量气管1.单臂式量气管2.双臂式量气管

3．量气管的使用当水准瓶升高时，液面上升，可将量气管中的气体赶出。当水准瓶放低时，液面下降，将气体吸人量气管。量气管和进气管、排气管配合使用，可完成排气和吸人样品的操作，收集足够的气体以后，关闭气体分析器上的进样阀门。将量气管的液面与水准瓶的液面对齐(处在同一个水平面上)，读出量气管上的读数，即为气体的体积。4．量气管的校正量气管上虽然有刻度，但不一定与标明的体积相等。对于精确的测量，必须进行校正。二、气量表1.气体流量计2.气体流速计3.转子流量计

图11-7气体流速计1—毛细管；2—U型管；h—液位差

图11-8流速计校准装置1—压力计；2—玻璃测量瓶；3—流速计4—压力调节器；5—平衡管6—三通管；

7—三通活塞；8，9—三通活塞

项目三气体化学分析方法

任务１吸收法

包括气体吸收体积法、滴定法、重量法和气比色法等。一、吸收体积法使气体混合物和特定的吸收剂接触。此种吸收剂能对混合气体中所测定的气体定量地发生化学吸收作用(而不与其他组分发生任何作用)。如果在吸收前、后的温度及压力保持一致，则吸收前、后的气体体积之差即为待测气体的体积。此法主要用于常量气体的测定。

1．气体吸收剂用来吸收气体的化学试剂称为气体吸收剂。气体不同，选用的吸收剂不同。吸收剂可分为液态和固态两种，以液态吸收剂为主。⑴氢氧化钾溶液KOH是C02的吸收剂。⑵焦性没食子酸(1，2，3-三羟基苯)的碱溶液吸O2。⑶亚铜盐溶液的盐酸或氨溶液是一氧化碳的吸收剂。⑷饱和溴水或硫酸汞、硫酸银的硫酸溶液它们是不饱和烃的吸收剂。⑸硫酸、高锰酸钾、氢氧化钾溶液它们是二氧化氮的吸收剂。

2．混合气体的吸收顺序在混合气体中，必须根据实际情况，合理安排吸收顺序，才能消除气体组分间的相互干扰，得到准确的结果。3．吸收仪器——吸收瓶是对气体进行吸收作用的设备，瓶中装有吸收剂，气体分析时吸收作用即在此瓶中进行。吸收瓶分为两部分，一部分是作用部分，另一部分是承受部分。(a)接触式(b)彭泡式(c)接触式

图11-9吸收瓶二、吸收滴定法

综合应用吸收法和滴定分析法来测定气体(或可以转化为气体的其他物质)含量的分析方法。三、吸收重量法综合应用吸收法和重量法采测定气体物质(或可以转化为气体的其他物质)含量的分析方法。四、吸收比色法综合应用吸收法和比色法来测定气体物质(或可以转化为气体的其他物质)含量的分析方法。任务２燃烧法一、燃烧法的理论依据

有些可燃性气体没有很好的吸收剂，如氢和甲烷。因此，不能用吸收法进行测定，只有用燃烧法来进行测定。当可燃性气体燃烧时，其体积发生缩减，并消耗一定体积的氧气，产生一定体积的二氧化碳。它们都与原来的可燃性气体有一定的比例关系，可根据它们之间的这种定量关系，分别计算出各种可燃性气体组分的含量。这就是燃烧法的主要理论依据。

1.一元可燃性气体燃烧后的计算当气体混合物中只含有一种可燃性气体时，测定过程和计算都比较简单。先用吸收法除去其他组分(如二氧化碳、氧)，再取一定量的剩余气体(或全部)，加入定量的空气使之进行燃烧。经燃烧后，测出其体积的缩减及生成的二氧化碳体积。根据燃烧法的基本原理，计算出可燃性气体的含量。２.二元可燃性气体混合物燃烧后的计算如果气体混合物中含有两种可燃性气体组分，先用吸收法除去干扰组分，再取一定量的剩余气体(或全部)加入过量的空气，使之进行燃烧。经燃烧后，测量其体积缩减，生成二氧化碳的体积、用氧量等，根据燃烧法的基本原理，列出二元一次方程组，解方程组，即可得出可燃性气体的体积。并计算出混合气体中可燃性气体的体积分数。3.三元可燃性气体混合物燃烧后的计算如果气体混合物中含有三种可燃性气体组分，先用吸收法除去干扰组分，再取一定量的剩余气体(或全部)，加入过量的空气，使之进行燃烧。经燃烧后，测量其体积的缩减、消耗氧量及生成二氧化碳的体积。根据燃烧法的基本原理，列出三元一次方程组，解方程组，即可求得可燃性气体的体积，并计算出混合气体中可燃性气体的体积分数。二、燃烧方法

为使可燃性气体燃烧，常用有以下3种。1.爆炸法可燃性气体与空气或氧气混合，当其比例达到一定限度时，受热(或遇火花)能引起爆性的燃烧。2.燃烧法可燃性气体与空气或氧气混合，经过炽热的铂质螺旋丝而引起缓慢燃烧，所以称之为缓燃法。3.氧化铜燃烧法此法的特点在于被分析的气体中不必加入为燃烧所需的氧气，所用的氧可自氧化铜被还原放出。三、燃烧所用的仪器1.爆炸瓶：是一个球形厚壁的玻璃容器；2.缓燃管：样式与吸收瓶相似，分作用与承受部分；3.氧化铜燃烧管。

图11-10爆炸瓶图11-11缓燃管图11-12氧化铜燃烧管

任务３其他气体分析法

1．电导法测定电解质溶液导电能力的方法，称为电导法。2．库仑法以测量通过电解池的电量为基础而建立起来的分析方法，称为库仑法。3．热导气体分析各种气体的导热性是不同的。4．激光雷达技术除以上方法外，还有气相色谱法、红外线气体分析法和化学发光分析法等。在工业和环境分析中已广泛的应用，而且也有定型的仪器。

项目四气体分析仪器

一、仪器的基本部件①量气管(见气体测量中的量气管)。②水准瓶(见气体测量中用胶皮管与量气管相连接的部件)。③吸收瓶(见吸收所用水准瓶)。④梳形管(将量气管和吸收瓶及燃烧瓶连接起来的装置)。⑤燃烧瓶(见燃烧仪器中的燃烧瓶)。

二、气体分析仪器1．改良式奥氏(QF-190型)气体分析仪由1支量气管、4个吸收瓶和1个爆炸瓶组成的，它可进行