2023年空气中二氧化硫的测定实验报告

实验十三空气中二氧化硫含量的测定

（甲醛溶液吸取-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法）一、概述二氧化硫（S02）又名亚硫酸酢分子量为64.06,为无色有很强刺激性气体,沸点-10℃;熔点-76.1℃；对空气的相对密度2.260极易溶于水，在0℃时JL水可溶解79.8L.20℃溶解39.4Lo也溶于乙醇和乙酸。二氧化硫是一种还原剂，与氧化剂作用生成三氧化硫或硫酸。二氧化硫对结膜和上呼吸道粘膜具有强烈辛辣刺激性，其浓度在0.9mg/m3或大于此浓度就能被大多数人嗅觉到。吸入后重要对呼吸器官的损伤，可致支气管炎、肺炎，严重者可致肺水肿和呼吸麻痹。二氧化硫是大气中分布较广,影响较大的重要污染物之一，经常以它作为大气污染的重要指标。它重要来源于以煤或石油为燃料的工厂公司，如火力发电厂、钢铁厂、有色金属冶炼厂和石油化工厂等.此外,硫酸制备过程及一些使用硫化物的工厂也也许排放出二氧化硫。测定二氧化硫最常用的化学方法是盐酸副玫瑰苯胺比色法，吸取液是四氯汞钠（钾）溶液,与二氧化硫形成稳定的络合物。为避免汞的污染，近年用甲醛溶液代替汞盐作吸取液。二、实验目的.通过对空气中二氧化硫含量的监测,初步掌握甲醛溶液吸取-盐酸副玫瑰苯酚风光光度法测定空气中的二氧化硫含量的原理和方法。.在总结监测数据的基础上，对校区环境空气质量现状（二氧化硫指标）进行分析评价。三、实验原理.二氧化硫的基本性质二氧化硫（SO2）又名亚硫酸配，分子量为64.06,为无色有很强刺激性的气体，沸点为-10匕,熔点为一76.6"C,对空气的相对密度为2.26。极易溶于水，在0C时，1L水可溶解79.8LS02,20'C溶解39.4LSO2,也溶于乙醇和乙醛。SO2是一种还原剂，与氧

对比结论：两种方法检出结果差异无记录学意义，准确度及精确度等方面结果相近。从试剂毒副作用、环境保护、实验消耗成本等方面来看，甲醛缓冲液-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法优于四氯汞钾一盐酸副玫瑰苯胺分光光度法。测量结果准确度和精密度对比对比表1林准曲线,精密度和雄确度的比较方法四次汞轲'法甲应缓冲液法林港曲线YnO.O95XT),OO15Y«0.<»45X-H).(X15Ml关系数/?>0.999/?>0.999回收率(%)9598第I次5.10mg/H?4.98mg/n?第2次5.08n4/nJ4.96mg/m3第3次4/77n4/m‘4.H9mg/msx±s、65%>加1:—4.«»4*6.t)Srn^'nP大气样品测量结果比较表2样品机量结果样品号四仅汞钾法（mg/W）甲羟吸收法（mg/m。116.0016.1028.60K503未检出未检出45.004.80517.0017.306未检出未检出7未检出未检出8200213911.4011.301010.6010.30两种检测方法所需重要试剂成本及效果对比四氯汞钾法在实验成本上远远大于甲醛吸取法。在22°C水浴箱中反映,四氯汞钾法要30min后才显色明显，颜色为玫瑰色，稳定性不好。甲醛缓冲液法在同等条件下13nlin就可显色，颜色为红色，稳定性好。四氯汞钾法显色所需时间比甲醛吸取法久，稳定性比甲醛吸取法差（详见表3）。表3两柠方法所用的主要试剂及成本等比岐方法四氯水怦法单价甲窿吸收法单价次剂及用量我庆展怙。.2g77C/5（M>g亚诚俄纳。自7兀小阳氯化汞10.6g178元/25他甲依5.3ml5元/5OOml氯化05.96g9元/500gW*化钠4ng5.6元/500g氨基磺酸IK<»g/L25元/15g氨基磷酸核3g/L25元/15g起酸100m!5.4元/500ml稔酸100ml5.4元，5（Xhnl磷酸25ml元/500ml蠲酸10.4元所得成本19.15元10.40元实验效果好好fife显玫瑰色褪红色时间13nun一定性不好好.空气中二员化硫测定实验条件的优化。①选择适宜的测定条件，减少实验误差，保证实验结果的准确性甲醛缓冲溶液吸取一盐酸副玫瑰苯胺分光光度法”测定空气中的二氧化硫时,对实验条件中的显色温度与显色时间要控制得很严格，否则测定将出现严重偏差。总结出一套用“甲醛法”测定二氧化硫时的显色温度、显色时间控制方法。选定与室温相接近的控制温度（一般选定巧-25℃）,运用水浴准确控制显色温度将样品按三个一组分为若干分析测定单元，每个分析单元之间控制显色反映的时间间隔为5min（间隔时间可视样品个数不同而延长或缩短，也可根据学生的操作纯熟限度而定），从而保证每个样品（样品单元）能在规定的时间内显色同样的时间后被测定完毕，也就保证了样品分析条件的一致性，使结果准确，可比性增强。假如超过显色的稳定期间，测定结果将偏低。由于温度和显色时间对测定样品影响很大,因此绘制校准曲线应与样品测定同时进行，以消除因显色温度和时间不同而产生的误差，同时必须作空白实验。②合理改善实验器皿，减少操作难度，提高教学效率将“A管”所用的比色管改为相同体积大小的试管，通过多次尝试后，发现实验精度和准确性不受任何影响,并且操作过程较以前简朴，学生更容易掌握。因试管中内壁光滑，不滞留溶液，故“倾倒”过程规定较松，不需“空干半晌”缩短了操作时间，减少了操作难度，也更能保证实验结果的准确度和精密度，大大提高教学效率。十、实验结论.本次实验采用甲醛溶液吸取一盐酸副玫瑰苯胺分光光度法,绘制出的SO?含量与吸光度标准曲线方程为：Y=O.02491X+0.05249,R=0.99916,表白吸光度与S02含量为正比关系，拟合限度较好，符合实际。.本次实验求得测量点空气中的SO?的含量为0.048mg/m3,达成环境空气质量标准的一级标准,但因测量点单一且测量时间较短,该次测量结果并不具代表性，不能完全说明东校区空气中SO?含量的实际情况。化剂作用生成S03或H2s03。.盐酸副玫瑰苯酚分光光度法测定S。2最常用的化学方法是盐酸副玫瑰苯酚分光光度法，吸取液是Na2Hge14或K2HgCI4溶液，与S02形成稳定的络合物。为避免汞的污染，近年来用甲醛溶液代替汞盐作吸取液。SO2被甲醛缓冲溶液吸取后,生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物，与盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫红色化合物,用风光光度计在570mm处进行测定。测定范围为10mL样本溶液中含0.3-20ugS02。若采样体积为201_,则可测浓度范围为0.015—1.000mg/m3o.方法特点加入氨磺酸钠溶液可消除氮氧化物的干扰,采样后放置一段时间可使臭氧自行分解,加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐，可以消除或减小某些重金属的干扰；空气中一般浓度水平的某些重金属和臭氧、氮氧化物不干扰本法测定；本方法克服了四氯汞盐吸取二盐酸副玫瑰苯酚风光光度法对显色温度的严格规定，适宜的显色温度范围较宽，为15—250C,可根据室温加以选择。但样品应与标准曲线在同一温度、时间条件下显示测定；本方法也克服了汞的污染。四、实验试剂（一）吸取液储备液（甲醛一一邻苯二甲酸氢钾）：称取2.04g邻苯二甲酸氢钾和0.364g乙二胺四乙酸二钠（EDTA—2Na）溶于水中，加入5.5mI3.7g/L甲醛溶液,用水稀释至1000ml,混匀。（本试剂由实验室准备）（-）吸取液使用液：吸取吸取液储备液25ml于250ml容量瓶中，用水稀释至刻度。（学生完毕）（三）氢氧化钠溶液CNaOH=2mol/l_:称取4gNaOH溶于50ml水中。（本试剂由实验室准备）（四）氨基磺酸0.6g/100ml:称取0.3g氨基磺酸.溶解于50ml水中.并加入1.5ml2mol/LNaOH溶液pH=5。（本试剂由实验室准备）（五）盐酸副玫瑰溶液0.025g/1OOmL（本试剂由实验室准备）（六）碘溶液（1/212=0.10m。I/L）:称取1.27g碘于烧杯中，加入4.0g碘化钾

和少量水，搅拌至完全溶解，用水稀释至100ml,储存于棕色瓶中。（本试剂由实验室准备）（七）淀粉溶液（0.5g/100ml）：称取0.5g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，慢慢倒入100ml沸水中，继续煮沸至溶液澄清，冷却后存于试剂瓶中，临用现配。（本试剂由实验室准备）（八）硫代硫酸钠标准溶液（CNa2s2O3=0.1mol/L）o（本试剂由实验室准备）（九）二氧化硫标准储备溶液：称取0.1g亚硫酸钠（Na2s03）及0.CMg乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-2Na）溶于100ml新煮沸并冷却的水中，此溶液每ml具有相称于（320〜400）ug二氧化硫。溶液需放置（2~3）小时后标定其准确浓度。标定方法:吸取2。.00mI二氧化硫标准储备溶液，置于250mI碘量瓶中，加入50ml新煮沸但已冷却的水，20.00mI碘溶液（1/2I2=0.10mol/L）及1ml冰乙酸.盖塞.摇匀。于暗处放置5min后，用0.1moI/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色，加入2ml0.5g/1O0ml淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为终点。记录滴定所用硫代硫酸钠标准溶液的体积V,另取水20ml进行空白实验，记录空白滴定硫代硫酸钠的体积VOo按下式计算二氧化硫标准储备溶液的浓度：—fW（学生完毕）（+）二氧化硫标准使用液：吸取二氧化硫标准储备液Xml（+）二氧化硫标准使用液：吸取二氧化硫标准储备液Xmlv5.0pg/mlx50mlX=于50nli容量瓶中，用吸取液使用液定容至刻度。（学生完毕）五、测定环节（-）采样用一个内装8mL采样吸取液的多孔玻板吸取管，以0.5以分钟的流量，采样40分钟。同时，测定气温、气压。据此计算出相称于标准状态下的采样体积%。附：体积换算273PV°=Vt*2734-1X101.3式中，%为相称于标准状态下的样品体积（L）;匕为现场采样的体积（L）;亡为采样时的气温（°C）；尸为采样时的气压（kPa）o（-）标准曲线的绘制吸取S02标准使用液0.00、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00mL与10ml_比色管中,用吸取使用液定容至10mL刻度处，分别加入O.5mL0.6g/100mL.氨基磺酸钠溶液，0.5mL2.OmoI/LNaOH溶液，充足混匀后,再加入2.5mL0.025g/100mL盐酸副玫瑰苯胺溶液,立即混匀。等待显色（可放入恒温水浴中显色）。参照表1选择显色条件：表1显色温度与显色时间相应表显色温度/℃1015202530显色时间/分钟420151050稳定期间/分钟5403020100根据实验室室温条件，选择2O'C相应显色条件进行操作。依据显色条件，用10mm比色皿,以吸取液作参比，在波长570nm处，测定各管吸光度。以SO?含量（Ug）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。（三）样品测定采样后，样品溶液转入10mL比色管中，用少量（V1mL）吸取液洗涤吸取管内容物，合并到样品溶液中，并用吸取液定容至10mL刻度处。按上述绘制标准曲线的操作环节,测定吸光度。将测得的吸光度值标在标准曲线上，通过查取或计算,得到样品中SO2的量“5。2（"g）。六、注意事项（一）加入氨磺酸钠溶液可消除氮氧化物的干扰，采样后放置一段时间可使臭氧自行分解，加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐,可以消除或减小某些重金属的干扰。（-）空气中一般浓度水平的某些重金属和臭氧、氮氧化物不干扰本法测定。当10ml样品溶液中具有1UgMn?’或O.3“g以上C/时，对本方法测定有负干扰。加入环己二胺四乙酸二钠（简称CDTA）可消除0.2mg/L浓度的Mn2+的干扰；增大本方法中的加碱量（如力口2.001。解，加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐,可以消除或减小某些重金属的干扰。（-）空气中一般浓度水平的某些重金属和臭氧、氮氧化物不干扰本法测定。当10ml样品溶液中具有1UgMn?’或O.3“g以上C/时，对本方法测定有负干扰。加入环己二胺四乙酸二钠（简称CDTA）可消除0.2mg/L浓度的Mn2+的干扰；增大本方法中的加碱量（如力口2.001。I/L的氢氧化钠溶液1.5ml）可消除0.1mg/L浓度的Cr"的干扰。（三）二氧化硫在吸取液中的稳定性：本法所用吸取液在40C气温下，放置3天，损失率为设,370c下3天损失率为0.5%o（四）本方法克服了四氯汞盐吸取一盐酸副玫瑰苯胺分光光度法对显色温度的严格规定,适宜的显色温度范围较宽（15〜25）“C,可根据室温加以选择。但样品应与标准曲线在同一温度、时间条件下显色测定。七、实验数据记录及解决（-）$02标准储备液浓度的测定根据上述对S02标准储备液浓度进行标定，标定结果如下:起始刻度（mL）终止刻度（ml_）滴定体积本L）实验组10.0014.7614.7620.0014.7214.72空白组0.0017.7817.78表2S02标准储备液标定数据将两组数据分别代入计算公式可得：Cso2=(Vo-V)外2s2O3X32.0220.00X1000Cl=(17.78-14.76)X0.1024X32.0220.00X1000=495.11Mg/mL(17.78-14.72)x0.1024X32.02C2=X1000=501.66Mg/mL求平均值可得:495.11+501.66=498.38〃g/〃也根据上述计算结果，可以计算：5.0yg/mLx50mL5.0pg/mLx50mL498.38pg/mL=0.50mL因此，S02标准使用液的使用量应为0.50ml_。（三）采样体积换算根据实验当天气温、气压条件：t=20cp=101.8kPa273101.8Vo=0.5L/分钟X40分钟X―――x——=18.73L4/J-i土U人UJL.J（四）标准曲线绘制不同浓度的S0,标准使用液吸光度测定结果见表3：表3不同含量的SCh标准使用液吸光度测定结果S02标准使用液添加体积0.000.250.501.002.004.00S02含量（Ug）0.001.252.505.0010.0020.00吸光度0.0540.0830.1160.1840.2870.556换算公式：M=5.0rg/mLXL；其中：M——SO?含量（ug）；L—S标准使用液添加体积。以S02含量（ug）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线:采用。rigin软件进行线性拟合得:Y=A+B大XParameterValueErrorA0.05249。0.0048B，0.024915。.O9761E-4RSD，NP0.999160。.008576。＜0.0001得到标准方程：Y=0.02491X+0.05249;R=0.99916,表白吸光度与SO?含量为正比关系,符合实际。

（五）实验结果计算样品经解决后,测得的吸光度为0.075o根据标准曲线的方程,可计算出样品中S02的量”§。2（pg）：也八K-0.05249也八K-0.052490.02491因此空气中的SO?含量为：*Ms02(〃g)0.90pgSO2含最(mg/n?)===0.048mg/m3kqQLjIo./dL八、实验结果分析（-）数据有效性分析.本次实验滴定S02标准储备液时，相对平均偏差为0.13%,测定结果可靠；.标准曲线方程R2值为o.99916,表白方程符合线性规律，方程可靠；.实验最终计算得样品中S0,含量为0.90g,符合本方法中“测定范围为10mL样本溶液中含0.3-20ugS02n的规定，因此选用该实验方法是可靠的；.此外,本次实验操作较为规范，计算较为严谨。因此可以认为,本次实验的数据有效性昌,结果准确、可靠。（-）结果分析与评价根据《环境空气质量标准》（GB3095-2023）的基本规定以及《广州市环境空气质量功能区区划》（穗府［1999）23号）的精神，中山大学东校区应当属于大气环境质量一类功能区，执行《环境空气质量标准》（GB3095—2023）的一级标准。相关标准数据如表4:表4SO2浓度限值标准（ng/m?平均时间一级浓度限值二级浓度限值年平均206024小时平均501501小时平均150500本次实验受客观条件的限制，以1次采样分析结果模拟小时均值。实验结果得出监测点所在区域S02浓度为0-048mg/m3（48ug/m3），达成上述标准规定，距离标准限值尚有