《建筑环境与能源应用工程专业综合实验》 教案 3-31二氧化硫浓度测量

二氧化硫浓度测量1.恒电流库仑滴定式二氧化硫分析仪恒电流库仑滴定式二氧化硫分析仪是根据库仑滴定法原理制造的二氧化硫分析仪。库仑滴定法是一种建立在电解基础上的分析方法。其原理为在试液中加入适当物质，以一定强度的恒定电流进行电解，使之在工作电极上电解产生一种试剂（称滴定剂），该试剂与被测物质进行定量反应，反应终点可通过电化学方法指示。恒电流库仑滴定式二氧化硫分析仪由恒流电源、库仑池和测量显示部分所组成（REF_Ref17799\h图1）。图1库仑滴定式二氧化硫分析仪工作原理图1—铂丝阳极；2—活性炭参比电极；3—铂网阴极；4—库仑池；5—放大器；6—微安表；7—记录仪；8—数据处理系统库仑池是由铂丝阳极、铂网阴极、活性炭参比电极及0.3mol/L碱性碘化钾溶液（电解液）组成的。若将一恒流电源加于两电解电极上，则电流从阳极流入，经过阴极和参比电极流出。因参比电极通过负载电阻和阴极连接，故阴极电位是参比电极电位和负载上的电压降之和。在这样的电位差下，阳极只能氧化溶液中的碘离子得到碘分子：2抽入库仑池的气体带动电解液在池中循环，碘分子被带到阴极后还原。在上述电位差作用下，阴极只能还原碘分子，重新产生碘离子。I如果进入库仑池的气样中不含有SO2，库仑池中又无其他化学反应，则当碘浓度达到动态平衡后，阳极氧化的碘和阴极还原的碘相等，即阳极电流和阴极电流相等，参比电极无电流输出。如果气样中含有SO2，则与溶液中的碘发生下列反应：SO这个反应在库仑池中是定量进行的，每个二氧化硫分子反应后，消耗一个碘分子，少一个碘分子到达阴极，阴极将少给出两个电子，降低了流入阴极的电解液中碘的浓度，使阴极电流下降。为维持电极间氧化还原平衡，这两个电子由参比电极上的碳的还原作用给出，以维持电极间的氧化反应平衡。C（氧化态）＋ne-→C（还原态）气样中SO2含量越大，消耗碘越多，导致阴极电流减小而通过参比电极流出的电流越大。当气样以固定流速连续地通入库仑池时，则参比电极电流和SO2量间的关系为 P=IRM96500式中P——每秒进入库仑池的SO2量，μg/s；IR——参比电极电流，μAM————SO2分子量，64；n————参加反应的每个SO2分子的电子变化数。设通入库仑池的流量为qv（L/min）；气样中SO2的浓度为c（μg/L），则每秒进入库仑池的SO2量为 P=cqv60 c=600.000332IRq若qv=0.25L/min，则SO2浓度c=0.08IR由此可见，参比电极增加1μA电流，相当于气样中0.08mg/m³的SO2的浓度。将参比电极电流变化放大后，进行显示或记录被测气体的SO2浓度。仪器的零点调整，是用经过活性炭过滤器滤去全部氧化性和还原性气体的空气作为零点气来校验仪器的零点的。仪器使用时，每切换一次量程时，应重新校验零点。2.紫外荧光法紫外荧光式二氧化硫分析仪是基于荧光法分析法原理制作的一类气体分析仪。荧光分析法是利用测荧光波长和荧光强度建立起来的定性、定量分析方法。荧光通常是指某些物质受到紫外光照射时，各自吸收了一定波长的光之后，发射出比照射光波长长的光，而当紫外光停止照射后，这种光也随之很快消失。二氧化硫分子被紫外光照射后发出荧光，荧光的强弱与二氧化硫的量有关。根据比尔定律，光透过物质后部分被物质吸收，则透射光强度I可以用下式计算 1-II0=1-即得到被吸收的光量 I0-I=荧光的总强度与被吸收光量以及荧光效率ϕ成正比，因此总的荧光强度F可表示为 F=I0-I若荧光物质的浓度很稀，被吸收的光不超过总量的2%，且klc不大于0.05，REF_Ref11163\h式（6）可简化为 F=KI0ϕ式中K——测量荧光装置的几何结构因素。由REF_Ref28464\h式（7）可知，荧光的强度与SO2浓度成正比，只要测得荧光的强度，即可得知SO2浓度。荧光法测定SO2的主要干扰物质是水分和芳香烃化合物。水的影响一方面是由于SO2可溶于水造成损失，另一方面是由于SO2遇水产生荧光猝灭而造成负误差，可用半透膜渗透法或反应室加热法除去水的干扰。芳香烃化合物在190～230mm紫外光激发下也能发射荧光造成正误差，可用装有特殊吸附剂的过滤器预先除去。紫外荧光式二氧化硫分析仪由气路和荧光计两部分组成。气样经过除尘过滤器后通过采样阀进入渗透膜除水器、除烃器后到达荧光反应室3（REF_Ref29075\h图2），反应后的干燥气体经流量计测定流量后排出。荧光计紫外光源发射脉冲紫外光经激发光滤光片进入反应室，SO2分子在此被激发产生荧光，经发射光滤光片投射到光电倍增管上，将光信号转换成电信号，经电子放大系统等处理后直接显示浓度读数。图2紫外荧光式二氧化硫分析仪工作原理图1—紫外光源；2，4—透镜；3—反应室；5