檢氣管是將用適當試劑浸泡過的多孔顆粒狀載體(ti) 填充於(yu) 玻璃管中製成,當被測氣體(ti) 以一定流速通過此管時,被測組分與(yu) 試劑發生顯色反應,根據生成有色化合物的顏色深度或變色柱長度確定被測組分的濃度。
檢氣管法適用於(yu) 測定空氣中的氣態或蒸氣態物質,但不適合測定形成氣溶膠的物質。該方法具有現場使用簡便、測定快速、檢氣管便於(yu) 攜帶並有一定準確度等優(you) 點。每種檢氣管都有一定測定範圍、采氣體(ti) 積、抽氣速率和使用期限,需嚴(yan) 格按規定操作才能保證測定的準確度。
(一)載體(ti) 的選擇與(yu) 處理
載體(ti) 的作用是將試劑吸附於(yu) 它的表麵,保證流過的氣體(ti) 中的被測物質迅速與(yu) 試劑發生顯色反應:為(wei) 此,載體(ti) 應具備下列性質:化學惰性;質地牢固又能被破碎成一定大小的顆粒;呈白色、多孔性或表麵粗糙,以便於(yu) 觀察。常用的載體(ti) 有矽膠、素陶瓷、活性氧化鋁等。當需要表麵積較大的載體(ti) 時,可選用粗孔或中孔矽膠;如需表麵積較小的載體(ti) ,選用素陶瓷。它們(men) 的處理方法如下:
1.矽膠
市售矽膠含有各種無機和有機物雜質,需處理去除。其處理方法是*行破碎、過篩,選取40~60目、60~80目、80~100目的顆粒,將其分別置於(yu) 帶回流裝置的燒瓶中,加(1+1)硫酸-硝酸混合酸至矽膠麵以上1~2cm,在沸水浴上回流8~16h,冷卻後傾(qing) 去酸液,洗去餘(yu) 酸,再用沸蒸餾水浸泡、抽濾、洗滌,至浸泡過夜的蒸餾水pH在5以上且不含硫酸根離子為(wei) 止(用氯化鋇溶液檢驗)。洗好的矽膠先在110℃烘箱內(nei) 烘幹,使用前再視需要在溫度下活化,冷卻後裝瓶備用。
2.素陶瓷
將素陶瓷片破碎,篩選40~60目、60~80目、80~100目的顆粒,分別在燒杯中用自來水攪拌洗滌,吸去上層渾濁液,繼續洗滌至無渾濁後,再以蒸餾水洗至無氯離子為(wei) 止。若陶瓷上沾有油汙等,需用(1+1)硫酸一硝酸混合酸在沸水浴上處理2~3h,再洗至無硫酸根離子為(wei) 止。洗淨的陶瓷顆粒用抽濾法濾去殘留水,於(yu) 110℃烘幹,冷卻後裝瓶備用。
(二)檢氣管的製備
1.試劑和載體(ti) 粒度的選擇
供製備填充載體(ti) 的化學試劑(稱指示劑)應與(yu) 待測物質顯色反應靈敏,這就要求一方麵盡量選擇靈敏度高、選擇性好的試劑,另一方麵需要控製試劑的用量和載體(ti) 的粒度。增加試劑量可使變色柱長度縮短或顏色加深,而載體(ti) 顆粒大,則抽氣阻力小,變色柱長度增大,但界線不清楚;載體(ti) 顆粒小,則抽氣阻力大,變色柱長度縮短,但界線清楚。因此,應通過實驗選擇粒度大小合適的載體(ti) 。此外,為(wei) 防止試劑吸收水分而變質,消除幹擾物質對測定的幹擾,還可以加入適當的保護劑。
2.填充載體(ti) 的製備
先將試劑配成一定濃度的溶液,再將適量載體(ti) 置於(yu) 溶液中,不斷地進行攪拌,使載體(ti) 表麵均勻地吸附一層試劑溶液,然後,在適當的溫度(視試劑性質而定)下,用蒸發或減壓蒸發的方法除去溶劑。載體(ti) 在試劑溶液中浸泡時間、烘幹溫度等均應通過實驗選擇確定。
3.檢氣管的玻璃管及封裝
用於(yu) 製備檢氣管的玻璃管直徑要均勻,長度要一致。一般內(nei) 徑為(wei) 2.5~2.6 mm ,長度為(wei) 120~180 mm。玻璃管用清洗液浸泡、洗淨、烘幹,將一端熔封,並用玻璃棉或塑料纖維塞緊,裝入製備好的載體(ti) 。填裝時不斷用小木棒輕輕敲打管壁,使填充物壓緊,防止管內(nei) 形成氣體(ti) 通道而使變色界線不清,造成測定誤差。填充後,用玻璃棉塞緊,在氧化型火焰上快速熔封。
(三)檢氣管的標定
1.濃度標尺法
這種方法適用於(yu) 對管徑相同的檢氣管進行標定。任意選擇5~10支新製成的檢氣管,用注射器分別抽取規定體(ti) 積的5~7種不同質量濃度的標準氣,按規定速度分別推進或抽入檢氣管中,反應顯色後測量各管的變色柱長度,一般每種質量濃度重複做幾次,取其平均值。以變色柱長度對質量濃度繪製標準曲線,見圖8 -6。根據標準曲線,取整數質量濃度的變色柱長度製成濃度標尺(見圖8-7),供現場使用。
圖8-6標準曲線
(a)直線;(b)曲線
2.標準濃度表法
大批量生產(chan) 玻璃管時,嚴(yan) 格要求管徑一致是困難的,但管徑不同會(hui) 出現裝入相同量的填充載體(ti) 而變色柱長度不等的情況,此時要用標準濃度表法進行標定。
用標準濃度表法標定的步驟是:首先從(cong) 同批檢氣管中抽取粗、中、細管徑的檢氣管各10支,根據其中填充載體(ti) 長(OL)和短(0' L')的檢氣管畫成如圖8-8所示的四邊形框,然後對每種質量濃度的標準氣分別取粗細不同的三支檢
氣管進行抽氣顯色實驗,將顯色後的各檢氣管按填充載體(ti) 長度與(yu) 圖8-8中LL'和OO'上下對齊,並將變色柱長度畫下,得到三個(ge) 點,連接三點成一條橫線,交於(yu) 兩(liang) 側(ce) 直線上,這條直線就代表了一種質量濃度。用同法作出5~6條不同質量濃度的橫線。按質量濃度與(yu) 變色柱長度的關(guan) 係,取左右兩(liang) 側(ce) (OL和O'L')上的交點(l1、l2、l3、l4、l5及l1'、l2'、l3' 、l4' 、l5'),畫出兩(liang) 條如圖8-9所示不同管徑的標準曲線,再據此標準曲線,取整數質量濃度的變色柱長度畫成標準濃度表,見圖8-10。
圖8 -7濃度標尺圖
8-8不同管徑檢氣管變色柱長度校正
圖8 -9不同管徑的標準曲線圖
8 -10標準濃度表
用於(yu) 現場測定時,按規定的抽氣速率及體(ti) 積抽取氣體(ti) 樣品,顯色後,將檢氣管內(nei) 填充載體(ti) 全長與(yu) OO'和LL'對齊,讀取變色柱長度,從(cong) 標準濃度表上查得氣樣的質量濃度。當實際測定時的溫度與(yu) 標定時的溫度不一致時,可能會(hui) 影響變色柱的長度,必要時應進行校正。
商品檢氣管(見圖8-11)根據用被測氣體(ti) 標準氣標定的結果,已將變色柱長度對應的含量(以體(ti) 積分數表示)標在檢氣管外壁上,測定時隻要按照要求的抽氣速率和進樣體(ti) 積操作,顯色後可直接讀出體(ti) 積分數。
圖8-11商品檢氣管
(四)檢氣管的抽氣裝置
抽氣裝置是100 mL注射器。需要抽取較大體(ti) 積的氣樣時,在注射器和檢氣管之間接一個(ge) 三通閥,通過切換三通閥,可分次抽取100 mL以上的氣樣。還可以用抽氣泵自動采樣。測定時使用與(yu) 標定時同類型的抽氣裝置,以減少誤差。
可用於(yu) 測定空氣和作業(ye) 環境空氣中有害氣體(ti) 的檢氣管已達數十種,表8-15列出常用檢氣管的試劑及其顏色變化和定量方法。
表8-15常用檢氣管的試劑及其顏色變化和定量方法