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废气中硫酸雾的测定离子色谱法

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-04  浏览次数:1585

1.原理

 

用玻璃纤维滤筒进行等速采样,用水浸取,除去阳离子。

 

样品溶液注入离子色谱仪,基于待测阴离子对低容量强碱性阴离子交换树脂(交换柱)的相对亲和力不同而彼此分开。被分离的阴离子随淋洗液流经强酸性阳离子树脂(抑制柱)时,被转换为高电导的酸型,淋洗液组分(Na2CO3─NaHCO3)则转变成电导率很低的碳酸(清除背景电导),用电导检测器测定转变为相应酸型的阴离子,与标准溶液比较,根据保留时间定性,峰高或峰面积定量。

 

2.干扰及消除

 

样品中有钙、锶、镁、锆、钍、铜、铁等金属阳离子共存时对测定有干扰,通过阳离子树脂柱交换处理后可除去干扰。

 

测定范围:0.3~500mg/m3。

 

3.仪器

 

①酸式滴定管:25ml。

 

②玻璃漏斗:直径60mm。

 

③中性定量滤纸。

 

④玻璃棉。

 

⑤电炉或电热板。

 

⑥烟尘采样器。

 

⑦抽气过滤装置及0.45μm微孔滤膜。

 

⑧玻璃或聚乙烯塑料注射器:1ml。

 

⑨离子色谱仪:具电导检测器。

4.试剂

 

①玻璃纤维滤筒。

 

②阳离子交换树脂(732型等均可)200g。

 

③去离子水电导小于1μS/cm。凡进入离子色谱仪的水,须经过0.45μm微孔滤膜过滤。

 

④淋洗贮备液,碳酸钠溶液C(Na2CO3)=0.400mol/L:称取21.198g无水碳酸钠(优级纯),溶解于水,移入500ml容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀。

 

⑤淋洗液,碳酸钠溶液C(Na2CO3)=0.00400mol/L:临用时,用水将贮备液稀释100倍。

 

⑥硫酸钾标准溶液:称取1.814g硫酸钾(优级纯,105~110℃烘干2h),溶解于水,移入1000ml容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀。此溶液每毫升含1000μg硫酸根离子。临用时,用淋洗液(0.004mol/L碳酸钠溶液)稀释成每毫升含100.0μg硫酸根离子的中间贮备液,然后吸取25.00ml此溶液,置于100ml容量瓶中,用0.004mol/L碳酸钠溶液稀释至标线,摇匀。此溶液为每毫升含25.0μg硫酸根离子的标准使用溶液。

 

⑦再生液:按仪器使用说明书规定的方法配制。

 

5.采样

 

按国家有关污染源监测技术规范规定的采样方法,用玻璃纤维滤筒,等速采样5~30min。

 

6.步骤

 

(1)样品溶液的制备

 

将采样后的滤筒撕碎放入250ml锥形瓶中,加100ml水浸没,瓶口上放一玻璃漏斗,于电炉或电热板上加热近沸,约30min后取下,冷却后将浸出液用中速定量滤纸滤入250ml容量瓶中,用20~30ml水洗涤锥形瓶及滤筒残渣3~4次,洗涤液并入容量瓶中,用pH试纸试验,加1.0或0.10mol/L氢氧化钠溶液中和至溶液pH7~9,再用水稀释至标线。

 

(2)空白滤筒溶液的制备

 

另取与采样用同批滤筒2~3个,撕碎放入250ml锥形瓶中,同上法制备空白滤筒溶液。

 

(3)阳离子树脂柱的制备及样品处理

 

①将25ml酸式滴定管洗净,在底层加入5~10mm高的玻璃棉,再放入经洗净处理好的阳离子交换树脂,高度150~200mm。水面应略高于树脂,防止气泡进入而降低柱效。先用去离子水洗涤一下,在上口端放一小玻璃漏斗,下端放1个50ml小烧杯,即可自上端加入样品溶液进行交换处理,最初流出的30ml溶液弃去不用,然后将滤液收集在容量瓶中待测。

 

②同法处理空白滤筒溶液。

 

(4)色谱条件

 

淋洗液:0.004mol/L碳酸钠溶液;流速:2ml/min;纸速:4mm/min;柱温:室温(不低于18℃)±0.5℃;进样体积:100μl。

 

(5)标准曲线的绘制

 

取六个10ml容量瓶,按表D6-1配制标准系列。

 

表D6-1硫酸钾标准系列

瓶  号

0

1

2

3

4

5

25.0μg/ ml标准使用溶液(ml)

0

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

硫酸根离子浓度(μg/ ml)

0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

 

用淋洗液稀释至10ml标线,摇匀,注入离子色谱仪,测量保留时间和峰高。以峰高对硫酸根离子浓度(μg/ml),绘制标准曲线。

 

(6)样品测定

 

将样品溶液用0.45μm微孔滤膜抽气过滤,滤液注入离子色谱仪,在与绘制标准曲线相同的条件下测定。

 

用0.45μm微孔滤膜抽气过滤空白滤筒溶液,同法测定,计算出每个空白滤筒所含硫酸根离子的量(μg)。

 

7.计算

式中:

──样品溶液中硫酸根离子浓度,μg/ml;

 

──样品溶液总体积,ml;

 

──每个空白滤筒所含硫酸根离子的量,μg;

 

98.08──1molH2SO4分子的质量,g;

 

96.06──1mol硫酸根离子的质量,g;

 

──标准状态下干气的采样体积,L。

 

当用外标法定量时,C由下式计算:

 

式中:

──校正因子,即标准溶液中硫酸根离子浓度与峰高的比值,μg/(ml/mm);

 

──样品溶液峰高,mm。

 

8.说明

 

①实验表明,当硫酸雾浓度高、含湿量大时,须进行等速采样。例如硫酸雾浓度在100~400mg/m3范围内,烟气含湿量在25%以上,采样速度(采样嘴流速)超过烟道气流速30%时,所得结果比等速采样时偏低20%,和烟尘等速采样规律一致。在经多级净化之后,硫酸雾浓度在10mg/m3以下,烟气含湿量在20%以下时,等速采样与以二倍于烟气流速的流速采样,所得结果无明显差异。在已知排气中硫酸雾和含湿量都不高时,以15~25L/min流量恒流采样即可。因样品中硫酸浓度不高,可用分光光度法或离子色谱法测定。

 

②实验表明,在滤筒后串联两个内装吸收液的冲击式吸收瓶采集硫酸雾,一般情况下吸收液中均检不出硫酸。当烟气中硫酸雾在1000mg/m3以上,含湿量在30%以上时,采取强制冷却收集冷凝水进行测定的方法,水中硫酸雾的含量,最高时相当于23mg/m3,这时滤筒的阻留效率在98%左右。浓度低、含湿量低时,阻留效率高,一般在99%以上,低浓度时接近100%。因此,在高浓度、高温度、高湿度情况下,采样时可采取强制冷却收集冷凝水测定和滤筒阻留量相加的办法,提高采样效率。在一般情况下,单用超细玻璃纤维滤筒阻留,可达到较好的效果,而不必用其他滤料多级捕集。

 

③用外标法定量时,所用标准溶液浓度应与被测样品溶液浓度相近,否则测定误差较大。

 

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