高浓度二氧化氯气体的在线检测研究_周德平

高浓度二氧化氯气体的在线检测研究周德平,张渝,成琼,谢家理(四川大学化学学院,成都610064)摘要:在40℃下,高浓度ClO2气体在盘管中迅速溶解于水中达到平衡,使用分光光度法检测平衡溶液的浓度,从而间接测定出ClO2气体的浓度。该方法可检测体积分数大于0.14%的ClO2,响应时间为15～30s,相对标准偏差为0.3%,与连续碘量法相比测定结果没有显著性差异(P<0.01),全过程中未使用化学试剂,操作简便,干扰小,适用于的高浓度ClO2气体在线检测。关键词:高浓度;ClO2气体;在线检测中图分类号:O657.32文献标识码:A文章编号:1000-0720(2005)08-0035-04由于ClO2相对于当前大量使用的氯气有用量少、作用快、效率高、效果好等优点而广泛应用于漂白、废水处理、消毒保鲜和亚氯酸钠的制备等多方面[1],而这些方面都要求ClO2的浓度尽量高。气体状态下的ClO2不稳定,有爆炸性,生产中通常通入空气稀释ClO2到安全浓度以内,一般为10%以下(本文中用气体体积分数表示)[2],但是ClO2气体的体积分数也不能过小,否则不能达到使用要求。手动分析由于操作复杂,速度慢,不能满足ClO2的检测要求,需要建立一个简便、快速的高浓度二氧化氯气体的自动连续检测方法。光度法由于响应时间短,稳定性好,在各种情况下常被使用。如果直接对ClO2气体作吸光度测量,不但需要进行多重净化,使响应时间大大加长,而且由于ClO2在光照条件下易发生分解[3],产物附着在流通池窗口上,影响测定的准确性。现在通常使用溶剂对ClO2进行吸收,如马来酸-KI、CCl4-KI、中性磷酸盐缓冲液-KI等,然后使用光度法测定生成的I2[4],这些方法灵敏度高,但检测范围窄,不适用于高浓度ClO2气体的检测。本文探讨了高浓度ClO2气体的在线连续检测,采用水为吸收剂,使用分光光度法测定ClO2水溶液的方法间接测定气体浓度,克服了直接光度法的缺点,并且不需要任何化学试剂,无废液产生。1测定原理测定原理见图1,从主气管1中分出部分待检测气体进入检测系统,在盘管6与水充分接触,ClO2溶于水中,并在流出该盘管前达到溶解平衡,经过气液分离后进入检测器8,从检测器直读出ClO2溶液的浓度。1.1ClO2气体在水中的溶解性ClO2气体易溶于水,通常作为溶解的气体保留在溶液中[5],一定温度下,达到溶解平衡时,溶液中ClO2的浓度与气体中ClO2的浓度呈正比,因此测定出平衡时液体中ClO2溶液的浓度就可以间接得出相应的气体ClO2的浓度。1.2盘管吸收及浓度转换使用一定螺径的盘管作为吸收管,水在ClO2气体的带动下,在盘管中作圆周运动,由于离心力的作用,使水在管的内壁形成液膜,这样ClO2能与水充分接触,在较短的管内达到平衡。在同一盘管中,如果保证有体积分数1%的ClO2被水吸收,可以认为ClO2气体浓度的变化可以忽略,根据ClO2在水溶液中的溶解性可把ClO2平衡溶液浓度转换成ClO2气体浓度。—35—第24卷第8期2005年8月分析试验室ChineseJournalofAnalysisLaboratoryVol.24.No.82005-8收稿日期:2004-08-16;修订日期:2004-10-25作者简介:周德平(1979-),男,硕士研究生DOI:10.13595/j.cnki.issn1000-0720.2005.0181图1实验方法示意图Fig.1Schematicofaiagrammethod1-主气管;2-气体流量计;3-水;4-双通道蠕动泵;5-液体恒温盘管;6-混合恒温盘管;7-恒温水浴;8-气液分离器;9-检测器;10-稀释水管;11、12、13、14-阀门2实验部分2.1仪器与试剂752型紫外光栅分光光度计(上海第三分析仪器厂);DBD-300多通道电子蠕动泵(浙江象山石浦生化电子仪器厂);LZB-6气体流量计(苏州仪表厂);SHZ-III循环水真空泵(上海仪表集团供销公司);WM-4无油气体压缩机(天津市医疗器械厂);流通式比色皿(自制)。NaClO3;0.0100mol/LNa2S2O3;固体KI,2.50g/L淀粉溶液;(1+1)H2SO4;HAc;市售H2O2(30%)。所用试剂均为分析纯,实验用水为蒸馏水。2.2二氧化氯气体的制备和测定将(1+1)H2SO4120mL加入三颈烧瓶中,放在恒温槽中,控制水温60℃。称取NaClO350g于烧杯中,向烧杯中加入30%的H2O250mL,NaClO3全部溶解后,加到滴液漏斗中。使NaClO3与H2O2的混合液缓缓地匀速滴到三颈烧瓶中,同时使用空压机,把产生的ClO2小流量地鼓出,通过洗气装置后进入集气袋。使用连续碘量法[8]测定,以同方法制备的ClO2的纯度和浓度,ClO2的纯度一般为9