儀器分析課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

1、分析與監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專(zhuān)業(yè)：環(huán)境 工程班級(jí)：2009級(jí)環(huán)工 1班學(xué)號(hào)：20094419姓名：柯金指導(dǎo)教師：嘉 琪20011年 12 月日目錄1 中文摘要42 關(guān)鍵字4前言43 SO2的基本 介紹53.1SO2 的危害 53.2檢測(cè)大氣中 SO2的基本方法 54 試驗(yàn)54.1 原理 54. 2 主要儀器與試劑54 . 2. 1 儀器5 L 環(huán)已二胺四乙酸二鈉(CDTA 一 2Na) 溶渡64. 2. 3 甲醛吸收液貯備液60. 6氨磺酸鈉溶液64. 2.5 對(duì)品紅( PRA) 00564. 2.6 SO2 標(biāo)準(zhǔn)溶液64. 3 試驗(yàn)方法6校準(zhǔn)曲線的線性6樣品測(cè)定74. 4 結(jié)果與討論7校準(zhǔn)曲線

2、的線性圍與方法的靈敏度74. 4.2 最低檢出限(L)74. 4.3 方法的精密度與準(zhǔn)確度84. 4. 4 試劑加入順序?qū)兌ǖ挠绊?時(shí)間和溫度對(duì)測(cè)定的影響8甲醛法和四 氯汞鉀法實(shí)地采樣分析結(jié)果85 結(jié)論96 總結(jié)與討論9參考文獻(xiàn) 10大氣中 SO2的分析檢測(cè)摘要：對(duì)于煙氣中二氧化硫的測(cè)試，國(guó)家環(huán)保局推薦的化學(xué)方法有兩種：碘量法和甲醛緩沖溶液吸收一鹽酸負(fù)玫瑰苯胺分光光度法( 簡(jiǎn)稱(chēng)甲醛法 ) 碘量法由于其操作方便，準(zhǔn)確度與樣品穩(wěn)定性通過(guò)對(duì)吸收液的改進(jìn)后有了明顯提高，是目前煙氣 SO2測(cè)試中普遍采用的 相比之下，甲醛法配藥量大，操作環(huán)節(jié)多，因而不受歡迎而在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中甲醛法測(cè) SO2的應(yīng)用已相當(dāng)

3、成熟 且由于該方法的樣品穩(wěn)定性好，吸收效率高， 毒性小等優(yōu)點(diǎn)，已被越來(lái)越多地采用， 大氣監(jiān)測(cè)中的甲醛法與煙氣SO2測(cè)試中的甲醛法相比操作步驟一致但藥品濃度不同。 大氣中二氧化硫的測(cè)定方法有甲醛溶液吸收法鹽酸付玫瑰苯胺(PRA)比色法 ( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)甲醛法 ) 、四氯汞鉀溶液吸收鹽酸付玫瑰苯胺比色法 ( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)四氯汞鉀法 ) 、釷試劑比色法、紫外和火焰光度法等。本次著重對(duì)甲醛法的特點(diǎn)和操作過(guò)程中的關(guān)鍵步驟進(jìn)行了研究，并對(duì)前兩種方法進(jìn)行了對(duì)比。其結(jié)果表明，甲醛法優(yōu)于四氯汞鉀法，其選擇性好，吸收效率高且穩(wěn)定， 靈敏度高，最低檢出限為 0.17Iug lOmL，3當(dāng)用 lOmL吸收液采樣 IOL時(shí)，最

4、低檢出濃度為 0.O17mgm。最大摩爾吸光系數(shù)為 2644-32×1o L cm ·mol，桑德?tīng)栰`敏度為242 x l0ugcm，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0 。關(guān)鍵詞：大氣甲醛二氧化硫檢測(cè)前言： 二氧化硫是最有害的空氣污染物之一，它不僅嚴(yán)重危害人類(lèi)健康，而且已成為城市可持續(xù)發(fā)展的主要障礙，受到世界各國(guó)普遍關(guān)注和重視。其來(lái)源主要為礦物燃料的燃燒和工業(yè)企業(yè)的排放。自 20世紀(jì) 70年代以來(lái)，全球 SO2排放量年遞增 5。最為舉世矚目的是 1952年的英國(guó)倫敦?zé)熿F事件，居民較平時(shí)超額死亡約 4 000 人，主要是心肺功能差的老年人和病人。在我國(guó)由于二氧化硫而引起的酸雨區(qū)面積已占到國(guó)

5、土面積的40 ，因此，進(jìn)行大氣中二氧化硫的監(jiān)測(cè)是必要的為大氣環(huán)境污染例行監(jiān)測(cè)的必測(cè)項(xiàng)目。因?yàn)槎趸驅(qū)ι锝M織具有毒性作用，所以廣泛用作殺蟲(chóng)劑、防腐劑、漂白劑及藥物的制造。環(huán)境中二氧化硫主要來(lái)源于含硫的煤炭，石油的燃燒以及礦石的冶煉等，美國(guó)國(guó)家工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)規(guī)定最大限值是5pprn ， 據(jù)報(bào)導(dǎo)，即使 23ppm數(shù)低的二氧化硫也能顯示對(duì)植物的毒害以及對(duì)金屬結(jié)構(gòu)材料的腐蝕。人們報(bào)導(dǎo)幾種空氣中二氧化硫的測(cè)定方法。環(huán)境化學(xué)家選用的方法是West和Gaeke提出的，以 Schiff 反應(yīng)為基礎(chǔ)，采用四氯汞 酸鈉 (TCM)作為二氧化硫的吸收劑，以酸消色的品紅甲醛作顯色劑的大氣二氧化硫的測(cè)定法該法幾經(jīng)改進(jìn)，

6、包括染料純度的提高，溫度的影響和黑色絡(luò)合物的穩(wěn)定性，并對(duì)干擾也進(jìn)行了研究。 由于該方法靈敏， 簡(jiǎn)單特效和容易調(diào)節(jié)， 所以仍沿用至今。大多數(shù)二氧化硫的測(cè)定方法可分為步：即在適當(dāng)介質(zhì)中吸收空氣中的二氧化硫，然后采用適當(dāng)試劑測(cè)定被釋放出的集取的二氧化硫。早期工作者主要采用碘液，過(guò)氧化氫，丙三醇?jí)A和 EDTA溶液。West和Gaeke推薦用 TCM作為大氣二氧化硫有效的吸收劑。該法的主要缺點(diǎn)是亞硫酸鹽貯藏的穩(wěn)定性 ( 室溫下、每日降低 l% ) 。以及采用有毒且又昂貴的氯化汞。為了克服這些缺點(diǎn)。人們提出了改良的 West和Gaeke方法。在該方法中推薦用甲醛和三乙醇胺作為二氧化硫的吸收介質(zhì)。目前，四氯

7、汞鉀溶液吸收一鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法是國(guó)外廣泛采用的測(cè)定環(huán)境空氣中二氧化硫的方法，該方法靈敏度高、選擇性好，但吸收劑含汞量高，有劇毒，使用后難處理，易對(duì)環(huán)境造成二次污染，若采用甲醛或三乙醇胺 吸收劑可以克服以上缺點(diǎn)，但在靈敏度、準(zhǔn)確度上存在一定的差異。甲醛法自從 1990年在全國(guó)推廣應(yīng)用以來(lái)，取代我國(guó)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域只能用四氯汞鉀法。測(cè)定的歷史在研究快速可靠的二氧化硫的吸收方法時(shí)， 我們發(fā)現(xiàn)采用甲醛作吸收劑， 吸收效果最好，測(cè)定的靈敏度，精密度和準(zhǔn)確度也都占優(yōu)，其檢出限最低。用甲醛替代四氯汞鉀，除了上述優(yōu)點(diǎn)外尚可避免使用較大量的汞鹽，有利于環(huán)境保護(hù)。于是對(duì)該法的吸收率進(jìn)行了優(yōu)化。該法在吸收率和回收率

8、方面可和 TCM法媲美；考慮到品紅曲純度稻靈敏性變化大， Kni seleg 和Throop推薦用對(duì)一一氨基偶氮苯一一甲醛試劑來(lái)測(cè)定吸收后的二氧化硫的量。對(duì)氨基苯磺酸由于易得到純品，結(jié)果更為可靠和重現(xiàn)性好，而且能在實(shí)驗(yàn)室合成。3 二氧化硫的基本介紹3.1SO2 的危害二氧化硫是大氣污染物的主要成分之一城市的SO2污染主要來(lái)自工業(yè)、運(yùn)輸業(yè)及生活用煤、氣、油中所含硫化物的燃燒世界上二氧化硫的年排放量為一億五千萬(wàn)噸，占總有害氣體的 l/4 ， 二氧化硫是無(wú)色、有窒息性、有臭味、對(duì)人體有較強(qiáng)毒害作用的刺激性氣體它與飄塵等作用可使癌癥發(fā)病率大大提高人長(zhǎng)期吸入SO，會(huì)慢性中毒、使2嗅覺(jué)和味覺(jué)減退，產(chǎn)生萎縮

9、鼻炎、慢性支氣管炎、哮喘、胃炎等癥狀二氧化硫?qū)χ参锏奈：σ彩謬?yán)重，它不僅溶于水造成酸性腐蝕，而且在空氣中停留一周左右，可被氧化成 SO3，形成酸霧、酸雨目前各國(guó)都把二氧化硫的監(jiān)測(cè)作為最重要的環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。3.2檢測(cè)大氣中 SO2 的基本方法分光光度法： 甲醛緩沖溶液吸收法，乙醇胺溶液吸收法，六元瓜環(huán)溶液吸收法，常規(guī)的 SO2監(jiān)測(cè)方法 ( 四氯汞鉀法 ) ；電化學(xué)分析法： 電導(dǎo)法，庫(kù)侖滴定法，以固體電解為基礎(chǔ)的電化學(xué)池也可用來(lái)測(cè)量二氧化硫和其它無(wú)機(jī)氧化物；火焰光度法，紫外熒光法， 單光子激光誘發(fā)熒光法， 分子腔發(fā)射法， 汞置換原子光譜法，放射性測(cè)定法，離子色譜法，環(huán)爐法等。4 實(shí)驗(yàn)部分4.1原

10、理二氧化硫被甲醛緩沖溶液吸收后 , 生成穩(wěn)定的羥基甲磺酸加成化合物，加堿后使加成化臺(tái)物分解，釋放出的二氧化硫與鹽酸付玫瑰苯胺作用，生成紫紅色的化合物，以此進(jìn)行比色測(cè)定。4.2主要儀器與試劑儀器精密分析天平：感量 0.1mg分光光度計(jì)： 721或722容量?jī)x器：均進(jìn)行體積校正。具體參照中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站于 1984年出版的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證手冊(cè)中的方法進(jìn)行。L環(huán)已二胺四乙酸二鈉(CDTA一2Na)溶渡稱(chēng)取 182g反式一 1,2 一環(huán)已二胺四乙酸 ( 簡(jiǎn)稱(chēng) CDTA)，溶于 150mol L氫氧化鈉溶液6 5mL，用水稀釋至 lOOmL。甲醛吸收液貯備液吸取 36 38 甲醛 5 5mL、0 0

11、50molLCDTA一2Na溶液 20 0mL，稱(chēng)取 204g鄰苯二甲酸氫鉀，溶于少量水中，將三種溶液合并，用水稀釋至 lOOmL，貯于冰箱，可保存一年。使用時(shí)用水稀釋 100倍。 氨磺酸鈉溶液稱(chēng)取 06og氨磺酸，加入 150mol LNaOH溶液 4 0mL，用水稀釋至 lOOmL，密封保存，可使用 l0 天。 ·對(duì)品紅 (PRA)0 05吸取經(jīng)提純的 0 25 PRA 貯備液 20， 00mL(或020PRA貯備液 25OOmL)，移人 100mL 容量瓶中，；加 85磷酸 3OraL，濃鹽酸 100mL，用水稀釋至刻度，搖勻，放置過(guò)夜后使用。此溶液避光密封保存，可使用 9個(gè)月

12、。2標(biāo)準(zhǔn)溶液稱(chēng)取 0200g亞硫酸鈉溶液溶于用新煮沸但已冷卻的水配成的 20OraL0052NaEDTA溶液中，緩慢攪拌，使其溶解，放置 23h后標(biāo)定 ( 方法參照國(guó)家環(huán)保總局 1986年出版的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)大氣部分，或 1990年出版的空氣與廢氣監(jiān)測(cè)分析方法中的方法進(jìn)行 ) 。此溶液每毫升相當(dāng)于 320 400ug二氧化硫。43實(shí)驗(yàn)方法校準(zhǔn)曲線的線性取10mL和25mL有塞的比色管各 7支，分 A、B兩組，每組 7支。 A組配制標(biāo)準(zhǔn)色列見(jiàn)表 1。B組各管分別編號(hào)，并加入 005 PRA溶液 100mL。以上 A組各管分別加入 06氨磺酸鈉溶液 0 5mL和150tool LNaOH溶液 05

13、0mL，混勻。然后逐管倒人 B管中，立即混勻放人恒溫水浴中顯色。顯色溫度與室溫之差應(yīng)不太于 3 。可根據(jù)不同季節(jié)選擇顯色溫度及時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)表 2。顯色后，以水為參比，用1cm比色皿，于波長(zhǎng)577nm處測(cè)定其吸光度，并求出回歸方程 Y=bX+a見(jiàn)下表 1。4.3.2 樣品測(cè)定吸取樣品溶液 lO.OOmL(大氣中 SO2濃度高時(shí)，可少取樣品溶液，用吸收液稀釋至10mL)，置于 10mLA組比色管中，加人 06氨磺酸鈉溶液 05mL搖勻，放置 10rain ，以除 NOx 的干擾。以下步驟同校準(zhǔn)曲線的繪制。用回歸方程計(jì)算出 SO2含量。4.4結(jié)果與討論4.4.1校準(zhǔn)曲線的線性圍與方法的靈敏度按照繪回

14、歸方程，計(jì)算出該法的最大摩爾吸光系數(shù)4(mo1)為264× 10 Lcm·mol桑-32德?tīng)栰`敏度 (Sandell)為 242×10 ug/cm ; 該法遵從比爾定律的圍很寬，在可測(cè)圍無(wú)拐點(diǎn)。見(jiàn)圖 1。最低檢出限 (L)按照測(cè)定步驟，每天測(cè)定兩個(gè)全程序空白值，共測(cè) 5天，然后根據(jù)測(cè)得值計(jì)算出最低檢測(cè)限，數(shù)據(jù)列入表 3。方法的精密度與準(zhǔn)確度配制同一濃度mL)的S02溶液平行測(cè)定 11次，測(cè)出吸光度，求出相應(yīng)濃度，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差 S和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 RSD分別為 0.002 和1.0 。因沒(méi) SO2標(biāo)氣，所以用國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)總站的標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定加標(biāo)回收率百分回收率在 96

15、一104 之間。試劑加入順序?qū)兌ǖ挠绊憠A性溶液 ( 氨磺酸 NaOH)倒人強(qiáng)酸性溶液 (PRA)中，這樣酸性壓倒堿性，以利于顯色反應(yīng)的進(jìn)行，所繪制的校準(zhǔn)曲線是正常的，否則副反應(yīng)很多，測(cè)定的精密度甚差。此操作程序最關(guān)鍵的是將 A管的溶液倒人 B管溶液中時(shí)，速度要快，一定要倒干凈， A管應(yīng)選擇臺(tái)肩小的比色管。同時(shí)，每倒三個(gè)溶液后等 3min再倒 3個(gè)，依次進(jìn)行，以確保每支比色管的顯色時(shí)問(wèn)相同。時(shí)間和溫度對(duì)測(cè)定的影響時(shí)間和溫度對(duì)顯色溶液的穩(wěn)定性有很大的影響。因此，必須嚴(yán)格掌握好顯色溫度及時(shí)間，比色速度要盡可能快些，而且每批分析樣品不得超過(guò) 15個(gè)( 包括試劑空白及標(biāo)準(zhǔn)控制樣) 。甲醛法和四氯汞鉀法

16、實(shí)地采樣分析結(jié)果兩種方法對(duì)比實(shí)驗(yàn) ( 平均值比較 ) 數(shù)據(jù)列入表 4實(shí)驗(yàn)證明，甲醛法比四氯汞鉀法的吸收效率高， 尤其是低含量時(shí)更為顯著。 甲醛法在 0013331mgm仍能采集到 SO2，而四氯汞鉀法在 0.025mg m以下下降很多， 001 1mg m以下為零。5 結(jié)論甲醛法和四氯汞鉀法對(duì)比結(jié)果列入表5。從表 5可以看出，甲醛法的靈敏度高， 檢測(cè)限低，空白低，樣品穩(wěn)定性好，吸收效率高，尤其是在低濃度3(0 0I lmg m) 時(shí)，仍能采到SO2，吸收溫度高試劑毒性小或無(wú)，不造成二次污染，而且它的精密度和準(zhǔn)確度也較高，校準(zhǔn)曲線穩(wěn)定，相關(guān)好 (r>0 99990) ，且兩種方法測(cè)定樣品的

17、結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理差異無(wú)顯著性，說(shuō)明甲醛法的采樣效率完全達(dá)到了分析要求，而且還避免了原方法汞鹽的毒性和污染問(wèn)題。是當(dāng)今測(cè)定大氣中SO2的較好方法，很值得推廣。6 總結(jié)與討論總結(jié)： (1)NaOH固體試劑和溶液易吸收空氣中的二氧化硫，使試劑空白值升高，應(yīng)密封保存且用優(yōu)級(jí)純的產(chǎn)品。顯色用各種試劑配制后，最好分裝成小瓶使用，操作中注意保持各溶液的純凈，防止“交叉沾污”。(3) 顯色溫度和顯色時(shí)間的選擇及操作時(shí)間的掌握是本實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件，不同季節(jié)的室溫選擇適宜的顯色溫度及時(shí)間，操作中嚴(yán)格控制各反應(yīng)條件。討論：甲醛法的重現(xiàn)性 : 顯色劑濃度影響 , 顯色時(shí)間影響 , 溫度影響。用緩沖的甲

18、醛溶液吸收和測(cè)定 SO2，所用試劑價(jià)格便宜 , 不易引起污染，吸收液性質(zhì)穩(wěn)定，吸收效率高，抗干擾能力強(qiáng)，在低濃度下，其分析結(jié)果靈敏度高于四氯汞鉀法。但查資料分析后我認(rèn)為這一方法的顯色操作條件要求比較嚴(yán)格，操作繁瑣，尤其受酸度影響較大。我們?cè)诮?jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)吸收了 SO 后甲醛液穩(wěn)定性很差，這個(gè)問(wèn)題所查各類(lèi)資料中沒(méi)有說(shuō)明，故給野外監(jiān)測(cè)帶來(lái)影響，初步設(shè)想可在甲醛吸收液中加入一些穩(wěn)定劑，使吸收液吸收 SO 后以穩(wěn)定形式存在，這還需在以后工作中不斷改進(jìn)，擴(kuò)大其應(yīng)用圍甲醛法測(cè)二氧化硫的主要干擾物為氮氧化物、臭氧及某些重金屬，在測(cè)試過(guò)程中加氨磺酸鈉以消除氮氧化物的擾，采樣后放置一段時(shí)間使臭氧自行分解

19、加磷酸及CDTA一 2Na 消除某些重金 屬的干擾。 甲醛吸收液對(duì)二氧化硫吸收效率高，被吸收的二氧化硫穩(wěn)定。加入鄰苯二甲酸氫鉀可以使吸收液的 pH保持在 4.0-4.3 其濃度高達(dá) 4mgmL對(duì)結(jié)果無(wú)影響。顯色液中甲醛濃度大于 0.08mg mL時(shí)，吸光度穩(wěn)定，多至 0.3mg mL 對(duì)吸光度無(wú)影響。 用甲醛吸收液按現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)監(jiān)測(cè)大氣中二氧化硫都存在監(jiān)測(cè)結(jié)果偏低問(wèn)題，提高采樣流量，減少吸收液用量來(lái)降低結(jié)果偏低程度，但從根本上沒(méi)有解決問(wèn)題，要解決二氧化硫監(jiān)測(cè)結(jié)果偏低的問(wèn)題，就必須解決甲醛吸收液對(duì)低濃度二氧化硫吸收穩(wěn)定性問(wèn)題?？傊兹┓y(cè)大氣中 SO2是現(xiàn)代最經(jīng)濟(jì)、最有效、吸收效果最好，測(cè)定的

20、靈敏度，精密度和準(zhǔn)確度相比其他方法都高。面臨現(xiàn)今大氣污染的惡化，我們應(yīng)加深認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)鞏固知識(shí)，更好的檢測(cè)方法將會(huì)呈現(xiàn)在人們的面前。參考文獻(xiàn)：【 1】奚旦立，裕生，秀英環(huán)境監(jiān)測(cè)【M】：高等教育，1996 127134國(guó)家環(huán)境局 空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法編寫(xiě)組 空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法【 M】：中國(guó)環(huán)境科學(xué)，199093106 【 2】中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)中心衛(wèi)生研究所大氣污染監(jiān)測(cè)方法【M】：化學(xué)工業(yè)，1987 801 82o【 3】志誠(chéng)，于守洋營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)( 第二版 ) 【 M】：人民衛(wèi)生出版，1989 3536【 4】汝?yáng)|，嚴(yán)金龍方波伏安法測(cè)定食鹽中碘酸根離子【J】分析試驗(yàn)室，2001， 20(2)

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