1、 第五章 氣體分析及工業廢氣測定 第五章 5.1 概述5.2 化學吸收分析法5.3 氣體燃燒分析法5.4 工業廢氣的測定內 容5.1 概述內 容 工業生產中常使用氣體作為原料或燃料；化工生產的化學反應常常有副產物廢氣；燃料燃燒后也生產廢氣（如煙道氣）；生產廠房空氣中常混有一定量生產氣體以及廢氣。工業氣體的分類化工原料氣氣體燃料廢氣廠房空氣。5.1 概述 工業生產中常使用氣體作為原料或燃料；化工生產(工業分析課件)第5章氣體分析及工業廢氣測定(工業分析課件)第5章氣體分析及工業廢氣測定氣體分析的目的1、化工原料氣，了解氣體的組成及含量，分析正確配料；2、中間產品氣體分析生產是否正常；4、（燃料燃

2、燒后生成）煙道氣分析 ，燃燒是否正常和生產的狀況 ；5、廠房空氣分析， 通風、設備漏氣情況；有無有害氣體； 是否危及生命及廠房安全。3、從燃料的成分，計算出燃料的發熱量；氣體分析的目的1、化工原料氣，了解氣體的組成及含量，分析正確氣體的特點體積與溫度和壓力有關流動性大質量小一般測定氣體的V而不是質量m，并同時測定環境的T和P。氣體分析的特點氣體的特點體積與溫度和壓力有關流動性大質量小一般測定氣體的V8氣體試樣的采取4部分結構、4種采樣形式、 3種采樣方法 裝采來的毛樣氣體容器200 0C的氣體需冷卻冷卻器裝有玻璃棉的過濾器除去氣體中的機械雜質過濾器采樣管4部分結構 8氣體試樣的采取4部分結構、

3、4種采樣形式、 3種采樣方法 裝不同對象或同一對象的不同時間內采取的混合氣體樣品；（4）混合試樣在生產設備的不同部位（3）定位試樣（2）定期試樣在一定時間間隔內；四種采樣形式（1）平均試樣用一定的采樣裝置在一定時間范圍內、一個生產循環或一個生產周期內采樣，可以代表一個過程或循環的氣樣；不同對象或同一對象的不同時間內采取的混合氣體樣品；（4）混合(1)常壓狀態氣體采樣氣體狀態：等于大氣壓或低正壓或低負壓采樣方法：封閉液采樣法使用容器：采樣瓶或采樣管 3種采樣方法 橡皮氣囊為采樣容器，或者直接把分析儀器和采樣裝置連接 常壓狀態氣體采樣正壓狀態氣體采樣負壓狀態氣體采樣 封閉液采樣法流水抽氣法采樣（低

4、負壓） 采樣瓶采樣管負壓不太高抽氣泵減壓法負壓太高抽空容器采樣法，瓶內壓降至60100mmHg(1)常壓狀態氣體采樣氣體狀態：等于大氣壓或低正壓或低負壓采11空氣排盡。瓶封閉液進入提高瓶打開彈簧夾首先瓶中注滿封閉液1125完成采樣工作夾緊彈簧至需要量關旋塞氣體進入瓶降低瓶與采樣管連接和橡皮管然后經旋塞54123411空氣排盡。瓶封閉液進入提高瓶打開彈簧夾首先瓶中注滿封閉液排盡管1空氣封閉液進入并充滿管1提高瓶4開旋塞2、3首先瓶4中注滿封閉液完成采樣工作。關旋塞2、3氣體進入管至封閉液降至旋塞2以下降低瓶4與采樣管連接再經管1和旋塞、橡皮管排盡管1空氣封閉液進入并充滿管1提高瓶4開旋塞2、3首

5、先瓶413(2)正壓狀態氣體的采樣注意事項：壓力過大，應注意調整采樣管旋塞，或者在采樣裝置與氣體容器之間加裝緩沖瓶。氣體狀態：氣體壓力遠高于大氣壓力的為正壓氣體；采樣工具：采樣瓶、采樣管、橡皮囊或直接采樣。特點：不要改變封閉液的位置，氣體借助自己的正壓進入氣體的氣囊。13(2)正壓狀態氣體的采樣注意事項：壓力過大，應注意調整采14氣體狀態：遠低于大氣壓力的氣體稱負壓氣體；采樣方法：抽氣泵減壓法（負壓不太高） ；抽空容器法（負壓過高），抽空容器是0.5 3.0L容器，由優質厚壁的玻璃瓶或管瓶組成具有旋塞。抽空容器法采樣步驟：采樣前，用機械真空泵抽去瓶或管中的空氣，瓶或管中壓力降至60100mmH

6、g以下，關旋塞，稱重；采樣時，以橡皮管將真空容器與采樣裝置連接，開旋塞，氣體因負壓被吸入容器。關旋塞，稱重。（3）負壓狀態氣體的采樣14氣體狀態：遠低于大氣壓力的氣體稱負壓氣體；抽空容器法采樣利用氣體的化學性質和物理特性來進行氣體分析，可以分為化學法、物理法和物理化學法。氣體分析的方法化學分析法是根據氣體的某一化學特性進行測定的，如吸收法、燃燒法。氧化銅燃燒法緩燃法爆燒法燃燒法質量法容量滴定法容量法吸收法利用氣體的化學性質和物理特性來進行氣體氣體分析的方法化學分析第二節 化學吸收分析法 第二節 化學吸收分析法 化學吸收法包括：（1）氣體容量法（2）吸收質量（3）吸收滴定法 化學吸收法的種類 化

7、學吸收法包括：化學吸收法的種類原理：利用氣體的化學特性，使混合氣體和特定試劑接觸。則混合氣體中的被測組分與試劑發生化學反應被定量吸收，其它組成則不發生反應（或不干擾）。如果吸收前后的溫度及壓力一致，則吸收前后的體積之差即為被測組分的體積。氣體容量法（或氣體體積）體積差被測物與試劑反應特定試劑儀器混合氣)( 根據吸收前后體積之差 = 被測組分體積計算出體積比（V/V）。 原理：利用氣體的化學特性，使混合氣體和特定試劑接觸。則混合氣wV損測體積差特定試劑轉化吸收氣體液固試樣 例如鋼鐵樣中C的測定：氣體容量法（或氣體體積） 通O2，高溫固體O2CO2KOHO2K2CO3測體積VCO2w（C）wV損測

8、體積差特定試劑轉化吸收氣體液固試樣 吸收質量法 綜合應用吸收法和重量分析法，測定氣體物質或可以轉化為氣體物質的元素含量的方法。過氯酸鎂吸收堿石棉吸收有機化合物中有氣流中燃燒OHCOHC22O2然后根據吸附劑增加的重量計算C、H的含量。大氣中的SO2 被PbO2 吸收氧化成PbSO4，再經 Na2CO3 溶液處理，使PbSO4轉化成PbCO3，釋出的SO42-用 BaSO4 質量法測定。吸收質量法 綜合應用吸收法和重量分析法，測定氣體物質或氣體吸收滴定法原理：綜合使用吸收法和滴定法。吸收劑吸收被測組分后，用標準溶液滴定。存在的兩種反應是：吸收反應和滴定反應。滴定鋼鐵樣品溶液經過NaOH42OH2

9、SOHSO22滴定鋼鐵樣品322SOHSO碘酸鉀標準溶液酸性淀粉溶液氣體吸收滴定法原理：綜合使用吸收法和滴定法。吸收劑吸收被測組H2SNH3Cl2SO2H2O2吸收I2吸收HClNaOH吸收AgNO3吸收氣體吸收滴定法示例NH3Cl2H2O2I2NaOHAgNO3氣體吸收滴定法示例 氣體 吸收劑CO2、H2S、 SO2 KOHO2焦性沒食子酸的堿性溶液CO氯化亞銅的氨性溶液不飽和烴 溴水SO2 I2氣體及其吸收劑 氣體 氣體吸收劑及其配制1. KOH溶液 33%(水溶液)(1ml可吸收40mlCO22. 焦性沒食子酸的堿性溶液 (1ml可吸收812ml O2)3. 氯化亞銅的氨性溶液 (1ml

10、可吸收16mlCO)4. 溴水-不飽合烴 5. I2-二氧化硫 使 用 注 意 事 項為什么不用NaOH?2.焦性沒食子酸的堿性溶液吸收能力與溫度有關.3. 吸收后帶出的氣體有氨應用硫酸除去,同時若有氧、乙炔乙烯等不飽和碳氫化合物和酸性氣體也應先除去.4. I2具氧化性若有還原性氣體也應先除去.氣體吸收劑及其配制1. KOH溶液 33%(水溶液) 吸收法不被吸收，不能燃燒燃燒法苯、甲苯炔（乙）烯（乙、丙、丁）不飽和烴煤氣主要成分N2H2CH4COO2CO2吸收容量法以煤氣為例講解氣體的吸收劑及吸收順序吸收順序 吸收法不被吸收，不能燃燒燃燒法苯、甲苯炔（乙）烯（乙、丙、丁CO2CnHmO2COC

11、H4H2N2編號KOH (33%)(1)飽和溴水(2)焦性沒食子酸的堿溶液(3)氯化亞銅氨溶液(4)燃燒法(5)混合氣與吸附劑作用情況表CO2CnHmO2COCH4H2N2編KOH (33%)例:煙道氣的分析實驗六 煙道氣分析 奧氏氣體分析儀吸收測定法 教材262例:煙道氣的分析實驗六 煙道氣分析奧氏氣體分析儀量氣管連接管活塞吸收瓶平衡瓶奧氏氣體分析儀量氣管連接管活塞吸收瓶平衡瓶氧吸收劑的配制稱取33克焦性沒食子酸，溶于80毫升蒸餾水中（應不斷攪拌），另外稱取40克氫氧化鉀溶于80毫升蒸餾水中（注意溶解過程會發熱），然后，將二液分別倒入氧吸收瓶內，使其在內部混合成焦性沒食子酸堿性溶液。用來測定

12、氧氣濃度。氧吸收劑的配制稱取33克焦性沒食子酸，溶于80毫升蒸餾水中（一氧化碳吸收劑的配制氯化亞銅氨性溶液250gNH4Cl溶于750mL水，+200gCu2Cl2，裝入有銅絲的瓶內，橡皮塞塞緊。使用前溶液與氨水1:2混合。Cu2Cl2易被氧化，吸收液需現用現配。一氧化碳吸收劑的配制氯化亞銅氨性溶液二氧化碳吸收劑和液封壓力瓶二氧化碳吸收劑 稱取70克氫氧化鉀，溶解在160毫升蒸餾水中，倒入二氧化碳吸收瓶內。用來吸收二氧化碳氣體。 液封壓力瓶 儀器液封壓力瓶內裝入 200毫升 80的飽和氯化鈉溶液，加23滴0l10mol/L的鹽酸和34滴甲基紅指示劑。即成紅色的液封液(也稱平衡液等)。二氧化碳吸

13、收劑和液封壓力瓶二氧化碳吸收劑奧氏氣體分析儀操作步驟1. 將進樣瓶與奧氏氣體分析儀接好。2. 將吸收瓶內空氣排盡。3. 檢漏。4. 排氣5. 洗管。6. 取樣。7. 吸收。奧氏氣體分析儀操作步驟1. 將進樣瓶與奧氏氣體分析儀接好。奧氏氣體分析儀操作步驟1. 將進樣瓶與奧氏氣體分析儀接好。2. 將吸收瓶內空氣排盡。將吸收瓶的塞子取出，依次放好。使三通閥與大氣相同，用平衡瓶排盡量氣管空氣（方法見步驟4），到管的上標線，關閉三通閥。打開第一個吸收瓶的旋塞，緩慢放下平衡瓶，調整吸收瓶內液面至瓶的上標線，關閉旋塞。重復2，3步驟把余下的吸收瓶中氣體排盡后，關閉旋塞。奧氏氣體分析儀操作步驟1. 將進樣瓶與

14、奧氏氣體分析儀接好。3. 檢漏用平衡瓶將量氣管內氣體排盡后關閉三通閥（ 此時與大氣和進樣瓶都不通）。將平衡瓶置于儀器的底部，觀察量氣管的液面，如果僅有稍微下降就不再變化，吸收瓶內液面也沒變化，說明系統不漏氣；如果液面不斷下降則說明儀器漏氣，這就要檢查漏氣源，在儀器沒損壞的情況下，一般是橡皮管連接不好或者是活塞涂油不均。3. 檢漏用平衡瓶將量氣管內氣體排盡后關閉三通閥5. 洗 管使三通閥與進樣瓶相通（與大氣不通）， 緩慢放下平衡瓶，使樣品氣充滿量氣管。 再將三通閥與大氣相通（與進樣瓶不通），排盡量氣管空氣，關閉三通閥（此時與大氣和進樣瓶都不通）。再將三通閥與進樣瓶相通，重復，步驟，洗量氣管23次

15、。至最后一次洗滌完，將管內氣體排盡后，關閉三通閥。5. 洗 管使三通閥與進樣瓶相通（與大氣不通），6. 取 樣 使三通閥與進樣瓶相通，緩慢放下平衡瓶， 使管內氣體為100ml或接近100ml，關閉 三通閥（此時與大氣和進樣瓶都不通）。 注意：如果管內氣體不是100ml則要記下氣體體積，計算時記得要除以這個體積。讀取體積時記住要使平衡瓶內的液面與量氣管內液面相平。如果進樣瓶壓力不夠，可以加水將樣品氣壓出。6. 取 樣 使三通閥與進樣瓶相通，緩慢放下平衡瓶，7. 吸 收重復上述步驟再測一下體積，看是否吸收完全。重復上述步驟測出余下氣體的體積。打開第一個吸收瓶旋塞，升高平衡瓶把氣體壓進 吸收瓶中，到

16、量氣管液面接近上標線。放下平衡瓶， 抽回氣體，使吸收瓶液面接近上標線（這個步驟要注意瓶 內液體不能沖到梳形管里)。重復反復拉抽78次，至最后一次抽回氣體時，使吸收瓶內液面回到開始位置，關閉吸收瓶旋塞。使平衡瓶液面與量氣管液面相齊，記下體積，將兩次體積相減就得出吸收氣體的體積。7. 吸 收重復上述步驟再測一下體積，看是否吸收完全工業生產一般使用 奧氏氣體分析儀仍然是最佳儀器，要經過經驗 培訓后，方可正確使用。使用時要注意:要判斷吸收液是否具有足夠的吸收能力，吸收液吸收能力下降要及時發現并予以更換；要注意氣體吸收順序，順序顛倒結果就不準確；液體瓶升降速度要適當，否則氣壓過大造成“沖液”，使實驗無法

17、進行. 工業生產一般使用 奧氏氣體分析儀仍然是最佳儀器，要經過經驗某煙道氣組成：O2、CO、CO2、N2，檢測時分別使用焦性沒食子酸堿性溶液（a）、氯化亞銅氨性溶液（b）、KOH溶液（c）做吸收液，請問a、b、c的順序應如何安排？c a b某煙道氣組成：O2、CO、CO2、N2，c a b例:污染物的分析實驗五 燃料型NOx的測定 教材261例:污染物的分析實驗五 燃料型NOx的測定5.3 氣體燃燒分析法5.3 氣體燃燒分析法 有些氣體難與吸收劑發生反應，因而不能采用吸收法，但由于它們都可以燃燒，可用燃燒法測定。 燃燒時，混合氣體的可燃組分燃燒生成二氧化碳和水，消耗了一定量的氧氣。這些氣體體積

18、的增加或減少與被測組分有一定的關系，因此可以進行定量分析。1. 方法原理 有些氣體難與吸收劑發生反應，因而不能采用吸收法，但可燃氣體燃燒的方法1爆炸燃燒法 可燃氣體和空氣混合，當兩者的濃度達到一定比例，遇火源即能爆炸。爆炸下限：爆炸所需的最低濃度。爆炸上限：爆炸所需的最高濃度。可燃氣體燃燒的方法1爆炸燃燒法2緩慢燃燒法 如果使可燃性氣體和空氣混合，濃度控制在爆炸極限的下限以下，則只能在灼熱金屬絲加熱下，緩慢燃燒。這種使可燃氣體燃燒的方法，稱為緩慢燃燒法。 方法應用：可燃性組分含量較低的混合氣體或空氣中的可燃物的測定。2緩慢燃燒法 如果使可燃性氣體和空氣混合，濃3 氧化銅燃燒法氧化銅在高溫下，具

19、有一定的氧化活力，可以氧化可燃性氣體使其緩慢燃燒。例如：H2+CuO=H2O+Cu（控制溫度在350400）CO+CuO=CO2+Cu（控制溫度在280以上）CH4+4CuO=CO2+2H2O+4Cu（600以上750）氧化銅被還原后，可以在400的空氣流中氧化、再生成繼續使用。3 氧化銅燃燒法氧化銅在高溫下，具有一定的氧化活力，可以根據體積縮減的計算 1. 根據體積縮減的計算 可燃氣體燃燒后，有的體積減少。例如： 氫氣的燃燒反應： 2H2+O2=2H2O體積： 2 1 0 從反應式可知，氫在氧氣中燃燒，生成體積很小的水。設燃燒縮減的體積為V縮 ，氫的體積為VH2 ，則有V縮 = 3/2 VH

20、2根據體積縮減的計算 1. 根據體積縮減的計算根據體積縮減的計算 對于甲烷的燃燒： CH4+2O2=CO2+2H2O 氣體體積由3變1。即1體積甲烷的燃燒引起2體積的縮減。以 V CH4 代表燃燒前甲烷體積。則有 V縮=2VCH4 根據體積縮減的計算 對于甲烷的燃燒：根據體積縮減的計算 對于一氧化碳的燃燒： 2CO+O2=2CO2體積： 2 1 2 反應氣體體積由3變2，即2個體積CO 的燃燒引起1個體積的縮減。設Vco 為CO 燃燒前體積。則有： V縮 = 1/2 VCO根據體積縮減的計算 對于一氧化碳的燃燒：根據耗氧量生成CO2 體積的計算見表5-2一些氣體燃燒時體積變化關系 P.942根

21、據耗氧量的計算從上述反應可以看出，H2或CO燃燒時，耗氧體積都是可燃氣體體積的1/2，而CH4 燃燒時的耗氧量是其自身體積的2倍。3根據生成CO2 體積的計算從上述反應可以看出, H2燃燒無CO2 生成,CH4和 CO 燃燒時，生成與本身體積相同的CO2 。 根據耗氧量生成CO2 體積的計算見表5-2一些氣體燃燒時體一元可燃性氣體含量的測定（含一種可燃性氣體） 可用吸收法除去干擾組分（如O2，CO2等），再加入一定量的O2或空氣，燃燒后根據體積的變化或生成CO2的體積，可計算可燃性氣體含量。一元可燃性氣體含量的測定 可用吸收法除去干擾組分（如O例如：一混合氣體有N2、O2、CO2、CO，取樣5

22、0.00mL測CO， 測CO時O2、CO2有干擾，吸收干擾物后再補充O2使混合氣燃燒測出生成CO2的體積VCO2=20.00mL，求混合氣體中CO的含量？解：VCO = VCO2=20.00mL， CO =20.00/50.00=40%例如：一混合氣體有N2、O2、CO2、CO，取樣50.00m二元可燃性氣體含量的測定（含兩種可燃性氣體） 先吸收除去干擾組分，經空氣或充分的O2燃燒后，測V縮、VO2、VCO2，列出相關的方程式求解。二元可燃性氣體含量的測定 先吸收除去干擾組分，經空氣或充CH4與CO二元可燃性氣體含量的測定（含兩種可燃性氣體） 先吸收除去干擾組分，經空氣或充分的O2燃燒后，測V

23、縮、VO2、VCO2，列出相關的方程式求解。CH4與CO二元可燃性氣體含量的測定（含兩種可燃性氣體） CH4與H2CH4與H2例如：CO 、CH4和N2混合氣體25.00ml，加入一定量的O2，燃燒后，體積縮減20.00ml，生成CO218.00mL，求混合氣體中各組分的含量？VCO = 10.66mL，CO =10.66/25.00=42.64%VCH4 = 7.34mL， CH4 =7.34/25.00=29.36%VN2 = 25.00-10.66-7.34=7.00mL， N2 =7.00/25.00=28.00%例如：CO 、CH4和N2混合氣體25.00ml，加入一定量某一混合氣體

24、（CO2、CnHm、O2、CO、CH4、H2和N2）測定，進樣體積100.00mL，依次通過KOH溶液剩余體積V1，通過飽和溴水剩余體積V2，焦性沒食子酸剩余體積V3，氯化亞銅氨性溶液剩余體積V4。然后分出25.00mL，加空氣V5爆炸燃燒法后，體積為V6，再次通過KOH溶液剩余體積V7，求混合氣體中各組分的含量？某一混合氣體（CO2、CnHm、O2、CO、CH4、H2和N5.4 工業廢氣的測定5.4 工業廢氣的測定常見的工業廢氣1氯化氫 HCl2氮氧化物NOx3二氧化硫SO24硫化氫H2S常見的工業廢氣1氯化氫 HCl1. 氯化氫氣體的測定 物理性質：氯化氫是無色氣體，帶有刺激性氣味。大氣中

25、氯化氫常以氣體或鹽酸霧狀態存在，具有強酸性。 危害： 方法1. 氯化氫氣體的測定 物理性質2離子選擇電極法基本原理 空氣中氯化氫通過經硝酸處理的聚氯乙烯濾膜后,吸收在后面堿溶液浸漬過的快速定性濾紙上.用水洗脫,以氯離子選擇性電極測定洗脫液的電位值,其電位差的大小與溶液中氯離子活度的對數成能斯特線性關系.可根據測量溶液電位值計算空氣中氯化氫的濃度.2離子選擇電極法基本原理 空氣中氯化氫通過經硝酸處理的聚氯結果計算式中 c空氣中氯化氫濃度，A樣品濾紙溶液中氯離子含量；A0試劑空白溶液中氯離子的系數；103由氯離子換算成氯化氫的系數V0換算成標準狀況下的采樣體積，結果計算式中 c空氣中氯化氫濃度，3硫氰酸汞分光光度法 稀氫氧化鈉溶液吸收氯化氫（HCl）。吸收溶液中的氯離子和硫氰酸汞反應，生成難電離的二氯化汞分子，置換出的硫氰酸根與三價鐵離子反應生成橙紅色硫氰酸鐵絡離子，根據顏色深淺，用分光光度法測定。 3硫氰酸汞分光光度法 稀氫氧化鈉溶液吸收氯化氫（HCl）。大氣中氮的氣體物有亞硝酸、硝酸、N2O、NO、NO2、NO3、N2O4、N2O5等，測定前需轉化為NO2。測定NO2的一般方法是基于NO2-與芳香族胺反應生成偶氮染料，用比色法定量：空氣中的NO2與吸收液中的對氨基苯