空气中氮氧化物

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空气中氮氧化物(NOx)的测定

(盐酸萘乙二胺分光光度法)

1、实验目的

(一)熟悉、掌握小流量大气采样器的工作原理和使用方法;

(二)熟悉、掌握分光光度分析方法和分析仪器的使用;

(三)掌握大气监测工作中监测布点、采样、分析等环节的工作内容及方法。

2、实验原理

大气中的氮氧化物(NOx)主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),测定氮氧化物浓度时,先用三氧化铬(CrO3)氧化管将一氧化氮成二氧化氮。二氧化氮被吸收在溶液中形成亚硝酸(HNO2),与对氨基苯磺酸起重氧化反应,再与盐酸萘乙二胺偶合,生成玫瑰红色偶氮染料。于波长540~545之间测定显色溶液的吸光度,根据吸光度的数值换算出氮氧化物的浓度,测定结果以二氧化氮表示。本法检出限为0.05μg/5mL,当采样体积为6L时,最低检出浓度为0.01μg /m3。

3、实验仪器和试剂

(一)实验用仪器

除一般通用化学分析仪器外,还应具备:多孔玻板吸收管、空气采样器(KC—6型)、双球玻璃氧化管(内装涂有三氧化铬催化剂的石英砂)、分光光度计(7220型)、KC—6D型大气采样器

(二)实验用试剂

所有试剂均用不含硝酸盐的重蒸蒸馏水配制。检验方法是要求用该蒸馏水配制的吸收液的吸光度不超过0.005(540~545nm,10mm比色皿,水为参比)。

1. 显色液:称取5.0克对氨基苯磺酸,置于200毫升烧杯中,将50毫升冰醋酸与900毫升水的混合液分数次加入烧杯中,搅拌使其溶解,并迅速转入1000毫升棕色容量瓶中,待对氨基苯磺酸溶解后,加入0.03克盐酸萘乙二胺,用水稀释至标线,摇匀,贮于棕色瓶中。此为显色液,25℃以下暗处可保存一月。

采样时,按四份显色液与一份水的比例混合成采样用的吸收液。

2. 三氯化铬—砂子氧化管:将河砂洗净,晒干,筛取20~40目的部分,用

(1+2)的盐酸浸泡一夜后用水洗至中性后烘干。将三氧化铬及砂子按(1+20)的重量混合,加少量水调匀,放在红处灯下或烘箱里于105℃烘干,烘干过程中应搅拌数次。做好的三氧化铬—砂子应是松散的,若粘在一起,说明三氧化铬比例太少,可适当加一些砂子,重新制备。

将三氧化铬—砂子装入双球玻璃管中,两端用脱脂棉塞好,并用塑料管制的小帽将氧化管的两端盖紧,备用。

3. 亚硝酸钠标准贮备液:将粒状亚硝酸钠(优级纯)在干燥器内放置24小时,称取0.3750克溶于水,然后移入1000毫升容量瓶中,用水稀释至标线。此溶液每毫升含250微克NO 2-,贮于棕色瓶中,存放在冰箱里,可稳定三个月。

4. 亚硝酸钠标准水溶液:临用前,吸取1.00毫升亚硝酸纳标准贮备液于100毫升容量瓶中,用水稀释至标线。此溶液每毫升含2.5微克NO 2-。

4、实验步骤

1. 采样:将10毫升采样用的吸收液注入多孔玻板吸收管中,吸收管的进气口接三氧化铬—砂子氧化管,并使氧化管的进气端略向下倾斜,以免潮湿空气将氧化剂弄湿污染后面的吸收管。吸收管的出气口与大气采样器相连接,以0.4升/分的流量避光采样至吸收液呈浅玫瑰红色为止(采气4~24升)。如不变色,应加大采样流量或延长采样时间。在采样同时,应检测采样现场的温度和大气压力,并做好记录。

2. 测定步骤:

①标准曲线的绘制:取6支10毫升比色管,按表1所列数据配制标准色列。

测定二氧化氮时所配制的标准色列

加完试剂后,摇匀,避免阳光直射,放置20分钟,用1厘米比色皿,于波长540纳米处,以水为参比,测定吸光度。扣除空白试剂的吸光度以后,对应NO 2-的浓度ug/mL,用最小二乘法计算标准曲线的回归方程。用测得的吸光度对5毫升溶液中亚硝酸根离子含量(微克)绘制标准曲线,并计算各点比值。

②样品的测定:采样后,室温放置二十分钟,20℃以下时放置四十分钟以上。将吸收液移入比色皿中,与标准曲线绘制时的条件相同测定空白和样品的吸光度。

5、实验结果与数据处理

1. 计算:

氮氧化物(NO2−,mg/m3)

式中: A—试样溶液的吸光度;

A0—空白液的吸光度;

a—标准曲线截距;

b—标准曲线斜率;

Vr—换算为参比状态下的采样体积;

f—实验系数(0.88),当空气中NO2的浓度高于0.720 mg/m3时,为0.77;

D—气样吸收液稀释倍数

2. 注意事项:

①配制吸收液时,应避免在空气中长时间曝露,以免吸收空气中的氮氧化物。光照射能使吸收液显色,因此在采样、运送及存放过程中,都应采取避光措施。

②采样过程中,如吸收液体积显著缩小,要用水补充到原来的体积(应预先作好标记)。

③氧化管应于相对湿度为30%~70%时使用,当空气相对湿度大于70%时,应勤换氧化管;小于30%时,在使用前,用经过水面的潮湿空气通过氧化管,平衡1小时后再使用。

6、讨论

(一)小流量大气采样器的基本组成部分及其所起作用。

(二)简要说明盐酸萘乙二胺分光光度法测定大气中NOx的原理和测定过程。

(三)分析影响测定准确度的因素,如何消减或杜绝在样品采集、运输和测定过程中引进的误差。