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            臭氧浓度检测体例

             
                 
                 
             

                 臭氧是一种强氧化剂,具备很强的杀菌消毒、漂白、除味等特点,是以遍及操纵于水消毒、食物加工杀菌净化、食物储藏保鲜、医疗卫生和家庭消毒净化等方面的产物。在臭氧发生器出产和操纵中,必然的臭氧浓度是保障消毒氧化结果、节俭动力和避免净化的首要参数。

            1. 臭氧发生器产量的标定

                发生器的臭氧产量是其最首要、最根基的手艺目标,而产量又是经由过程测定臭氧浓度后计较得出的。严酷说,不测定臭氧浓度的靠得住手腕就不能够出产出及格产物,今朝市场臭氧发生器产量虚报冒充首要表现为不臭氧浓度目标或不实在。

            2. 臭氧浓度保障消毒结果

                只需保障和别的消鸩杀菌剂一样,只需达到充足的剂量,感化必然时候能力达到消杀结果。比方当臭氧浓度为 0.08~0.6ppm 时,对氛围中细菌滋生体中的大肠杆菌感化 30min ,其均匀杀灭率达 84.60~99.9% ,而氛围中臭氧浓度为 0.34~0.85ppm 时,感化 10~30min ,其杀灭率可达 99.47~99.97% 。又如臭氧对氛围消毒时,当浓度为 0.21mg/L 时,感化 10min 对金黄色葡萄球菌杀灭率达 90.81% ,如进步浓度为 0.72mg/L 时,感化时候仍为 10min ,杀灭率可达 99.99% 。

                普通讲臭氧的浓度愈高其杀菌结果愈好。

            3. 情况臭氧浓度不能太高

                臭氧除对人类无益的一面外,同时它又是一种对情况净化的物资,我国情况氛围品质规范( GB3095-1996 )中划定臭氧的浓度限值( 1 小时均匀)一级规范为 0.12mg/m 3 ;二级规范为 0.16mg/m 3 ;三级规范为 0.20mg/m 3 。臭氧的财产卫生规范大大都国度最高限值为 0.1ppm ( 0.20mg/m 3 )。是以操纵臭氧消鸩杀菌浓度不应太高,臭氧发生器的产量不是越高越好。比方:普通家庭用室内杀菌的臭氧发生器产量应在 200mg/h 摆布,最高不要跨越 400mg/h 。如许,在臭氧杀菌任务 30~60min 后,室内剩余浓度低于国度卫生规范请求。须要注重的是,一些过敏体质的人,长时候裸露在臭氧含量跨越 0.18mg/m 3 的情况下,回呈现皮肤刺痒,呼吸不畅,咳嗽及鼻炎等病症。浓度再高,会给人体构成更大的危险。

            4. 臭氧操纵工程与装备须要监测臭氧浓度

                臭氧发生器发生臭氧能力在很大程度上受气源的湿度、冷却水温度、放电面的老化等影响,以是要常常对臭氧浓度停止检测。对大型臭氧装备,最幸亏流程中装有高浓度臭氧(气体)检测仪,并有检测夹杂后水的溶存臭氧检测仪,另有检测排放的尾气中所含臭氧浓度的检测仪。以便节制全部体系处在最好任务状况。

            臭氧浓度检测体例大抵可分为“化学阐发法”、“物理阐发法”、“物理化学阐发法”三类。

            1.化学检测法

            1.1 碘量法

                碘量法是最经常操纵的臭氧测定体例,我国和良多国度均把此法作为测定气体臭氧的规范体例,我国扶植部宣布的《臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的丈量》规范 CJ/T 3028.2 — 94 中即划定操纵碘量法。其道理为强氧化剂臭氧( O 3 )与碘化钾( KI )水溶液反映天生游离碘( I 2 )。臭氧复原为氧气。反映式为:

                O 3 + 2KI + H 2 O → O 2 + I 2 + 2KOH

                游离碘显色,依在水中浓度由低至高呈浅黄至深白色。

                操纵硫代硫酸钠( NaS 2 O 3 )规范液滴定,游离碘变为碘化钠( NaI ),反映起点为完整退色止。反映式为:

                I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 → 2NaI + NaS 4 O 6

                两反映式成立起 O 3 反映量与 NaS 2 O 3 耗损量的定量干系为 1molO 3 : 2mol NaS 2 O 3 ,则臭氧浓度 C O3 计较式为:

                C O3 =40x3x1000/1000 ( mg/L )

            式中:

            C O3 ——臭氧浓度, mg/L ;

            A Na ——硫代硫酸钠规范液用量, ml ;

            B ——硫代硫酸钠规范液浓度, mol/L ;

            V 0 ——臭氧化气体取样体积, ml 。

            操纵法式及体例参照规范 CJ/T3028.2 — 94 。

            测定规范型发生器浓度很便利。臭氧化气体积用流量计计数, NaS 2 O 3 浓度普通配制为 0.100mol/L ,测定精度可达± 1% 。

            测定氛围中臭氧浓度时,操纵在气采样器抽气定量。为保障测定精度, NaS 2 O 3 配为 0.10mol/L 。

            测定水溶臭氧浓度亦可用此公式计较,只是 V 0 代表采水量,取 1000ml 。 NaS 2 O 3 浓度为 0.10mol/L 。

            碘量法长处为显色直观。不须要珍贵仪器。错误谬误是易受其氧化剂如 NO 、 CI 2 等物资的搅扰,在首要检测时应减除别的氧化物资的影响。

            1.2 比色法

                比色法是按照臭氧与不异化学试剂的显色或脱色反映程度来肯定臭氧浓度的体例。按比色手腕分为野生色样比色与光度计色 . 此法多用于检测水消融臭氧浓度 .

                国际检测瓶装水臭氧消融浓度有操纵碘化钾、邻联甲胺等比色液的。其体例是操纵检测样品显色液管比拟较,肯定测样臭氧消融度值( 0.05~0.08mg/L ) , 请求切确的,则操纵分光光度计检测。

                外洋操纵此法做成仪器,配制规范东西与药品作为现场抽检操纵,很便利。如美国 HACH 公司、日本荏原公司的 DPD (二己基对苯二胺)比色盘,规模为 0.05~2mg/L 。美国 HACH 公司微型比色仪,操纵靛蓝染料脱色反映。在 600nm 波长比色, 0.05~0.75nm/L 浓度数字显现,精度± 0.01nm/L 。受别的氧化剂搅扰少。

            1.3 检测管

                将臭氧氧化可变更试剂浸渍在载体上,作为反映剂封装在规范内径的玻璃管内做成测管,操纵时将检测管两头堵截,把抽气器接到检测管出气端领受定量臭氧气体,臭氧浓度与检测管内反映剂柱变色长度成反比,经由过程刻度值读取浓度值。

                德国、日本和我都城出产臭氧检测管,浓度规模分为高( 1000ppm )、中( 10ppm )、低( 3ppm )三种,用于检测氛围臭氧浓度,适于现场操纵,操纵简洁,但精度低(为± 15% )。

            2.物理体例

                物理体例阐发臭氧此刻在国际上最风行的是紫外线领受法。它是操纵臭氧对 254nm 波长的紫外线特点领受的特点,根据比尔—郎伯( Beer-Lambert )定律制作出的阐发仪器,只需挑选适合长度的领受池,便能够检测 0.002mg/m3~5% ( vol )浓度的臭氧。其线形在 4~5 个数目级内都很好。该法已被我国作为情况氛围中测定臭氧的规范体例( GB1/T1154348 )。

                紫外线领受法岂但能够合用于检测气体中臭氧浓度,也能够检测水中溶存的臭氧浓度。

                紫外线领受法的仪器在美国、的国、瑞士、日本都有产物。我国北京阐发仪器厂于 1985 年引进了美国莫尼特( MONITOR LABS )公司的 ML-8810 型紫外领受式臭氧阐发器,用于情况检测, 1992 年今后又连续扩大量程到 100ppm 、 1000ppm 。北京超能自控尝试手艺研讨地点 1999 年开辟了 ZX-01 系列紫外线领受式臭氧阐发器,其丈量规模从 0~10ppm (用于情况检测)、 0~100ppm 、 0~1000ppm 、 0~10000ppm 到 0~25000ppm 。

            2.1 紫外线领受法道理

            辐射被某种气体或液体领受是受朗伯 - 比尔( Lambert Beer )定律节制的:

            I = I o e – klc

            式中 I o —— 入射光束的强度;

            I—— 光束穿透样品(气体或液体)后的强度;

            l—— 经由过程样品光程的长度;

            c—— 样品内领受物资的浓度;

            k—— 领受物资对该光芒波长的比领受系数。

            此种检测须要对物资在已知波长下 k 值的切确领会。

            2.2 臭氧检测

                臭氧领受短波紫外区( 200~300nm )哈特雷波段紫外光,在 253.7nm 处具备最大领受(图1 )。在此波长,领受系数值的规模从 303.9 到 313.2cm -1 · mol -1 · L ( 273K 和 760mmHg ),研讨者证明了该值为 302.4cm -1 · mol -1 · L 。

            2.3 布朗 - 吕伯

                布朗 - 吕伯阐发仪(前联邦德国汉堡)的任务道理如图 2 所示。水银灯的辐射经聚光镜聚焦构成平行光束透过测皿照耀到光芒领受器上,一局部辐射光芒被分光镜折射到参比检测用的另外一光芒领受器上,光强用一可变光栏调理到统一程度。两只光芒接管器接在桥式电路内,测皿领受的光引发桥式电路的不均衡,一只伺服机电供规复均衡用,其校订举措规模与光领受符合。该仪器内装有主动零点弥补。当丈量氛围中臭氧时,经由过程一只电磁阀将惰性气引入测皿,当检测水中臭氧时,将规范溶液注入测皿。

            3. 物理化学体例

            3.1 靛蓝二磺酸钠(简称 IDS )分光光度法

                其道理是含臭氧的气体在有多孔玻板的领受管中经由过程兰色的 IDS 溶液,天生的溶液用分光广度计在 610nm 处丈量,经由过程计较得出臭氧浓度。这类体例操纵比拟庞杂,用于检测情况中臭氧浓度或作为基准用来标定物理体例仪器(低浓度)。

                IDS 法也被定为国度规范用来测定情况中的臭氧浓度( GB/T15437 )。

            3.2 化学发光法

                该法是操纵台适量的乙烯(或 NO )与臭氧发生化学发光,用光电倍增管接管发光光强来计较出臭氧的浓度。此法在上世纪七、八十年月很流行,曾被美国 ERP 列为情况检测规范体例之一。现已被紫外法所代替。

            4.水中臭氧检测体例

                丈量水中溶存臭氧浓度除用碘量法和紫外线领受法以外,最近几年来国际上遍及接纳了一种称之为“膜电极”的电化学体例,它是用一个带有可改换的能渗入臭氧的半透膜的探头和微处置器构成。丈量时将探头敏感局部置于臭氧水中,在阴阳极之间加一牢固极化电压,溶存的臭氧透过半透膜达到阴极外表并被复原,发生与臭氧浓度成反比的分散电流,分散电流巨细可用下式表现:

            I=KC

            式中: I —分散电流( A )

            K —常数

            C — O 3 浓度( mg/L )

                外洋在对各类半透膜资料、电极资料、电解质和外加电压电位的研讨后,制作出一种电流的稳态电压的膜电极,线形和再现性都很好。膜电极法抗搅扰能力强、活络度高、量程广、可用于在线阐发和节制。国际上有愈来愈遍及地操纵膜电极法阐发水中臭氧浓度的趋向。美国的 ATI 公司, ROSEMOUNT 公司和瑞士的 ROS 公司都有膜电极罚臭氧阐发仪。

            5.臭氧浓度单元

                最近几年来我国臭氧财产成长敏捷,产物品种单一,有些产物抒发浓度的单元操纵紊乱,轻易被人曲解。

            5.1 气体中臭氧浓度表现体例

               一种是以单元体积内所含臭氧的品质数表现,经常操纵的单元有 mg/L 、 mg/m 3 、 μg/m 3 简称品质浓度,它们的干系是: 1mg/L = 10 3 mg/m 3 = 10 6 μg/m 3

                我国各类规范均接纳品质浓度。

                另外一种用 ppm 或 ppb 作为浓度单元,称为体积浓度。 ppm ( parts per million )单元是指在 100 万气体体积中含有臭氧的体积数,在美国、日本等国度习气操纵体积浓度。 1ppm = 10 3 ppb

                可是 ppb ( parts per million )的寄义不明白。在美国和法国,“ billion ”的意思为十亿( 10 9 ), ppb 象征着十亿分之一( 10 -9 );而在英国和德国,“ billion ”为万亿( 10 12 ), ppb 象征着万亿分之一( 10 -12 )。是以,这是一种轻易混合的抒发体例。国际纯洁化学与操纵化学协会与 1971 年 7 月作出“不宜接纳”的决议。

                在我国 ppb 普通指 10 -9 。

                也有效体积百分比 % ( vol )和 pphm 来表现体积浓度的,它们的干系式是

            1% ( vol ) = 10 4 ppm = 10 6 pphm = 10 7 ppb

            两种单元可用上面公式换算:

            X ( ppm ) =40x/3x ?A ( mg/m 3 )或 A=3x/40x ?X

            式中: A ——以 mg/m 3 表现的臭氧浓度

            X ——以 ppm 表现的臭氧浓度

            M ——气体的摩尔量(臭氧为 48 )

            22.4 —— NPT (规范状况, 273K , 101.3kPa ,即 0 ℃, 760mmHg )的气体摩尔体积

            比方,大气中的臭氧含量为 1ppm ,则用 mg/m 3 表现。

            A= 40x/3x?X =40x/3x =2.14 ( mg/m 3 )。

                在美国、日本和国际环球检测体系内的规范状况是指 298K ( 25 ℃)和 101.3kPa ( 760mmHg )这时候的气体体积为 24.45L/mol ,如许

            1ppm = 1.963mg/m 3 。

                另有一种用分量百分最近表现臭氧的浓度。普通用 % ( wt )表现, % ( wt )的寄义是:臭氧的品质 / 含有臭氧气体的品质× 100% 。

            如许,在规范状况下

            1ppm = 2.14mg/m 3 = 1.66 × 10 -4 % ( wt )

            1% ( wt )(氛围中) = 12.93g/m 3 = 6042ppm

            1% ( wt )(氧气中) =14.3g/m 3 = 6682ppm

            氛围密度为 1293g/m 3 ,氧气密度为 1430g/m 3 。

            5.2 表现水中溶存臭氧的单元有 mg/l 、 g/m 3 和 ppm ( wt )

            mg/L ——其寄义是臭氧的品质( mg ) / 含有臭氧水的容积( m 3 )

            g/m3 ——是臭氧的品质( mg ) / 含有臭氧水的容积( m 3 )

            ppm ——是臭氧的品质 / 含有臭氧水的品质× 10 6

            1mf/l = 1g/m 3 = 1ppm

            6.臭氧检测中应注重事变

            6.1 采样管资料应选用抗强氧化的资料,如玻璃、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯;不锈钢资料也尽可能罕用,以削减采样管中臭氧消耗。

            6.2 采样管应尽可能短,丈量低浓度时普通不要跨越 2m 。

            6.3 从采样管到检测仪器,不要漏气,不然丈量值偏低。

            6.4 检测较低浓度(如检测情况)臭氧时,新的聚四氟乙烯管也要充实的停止“臭氧化”,即经由过程含较高浓度臭氧的气体来不变采样管内壁。日本荏原公司以为要 20min 以上能力不变,而美国莫尼特公司请求数小时。

            6.5 采样管要按时洗濯、吹干。不洁净的采样管会使丈量值偏低良多。

            6.6 臭氧阐发仪要按时停止标定,以保障丈量数据靠得住。

             
                 
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