學(xué)習(xí)情境十一氣體分析技術(shù)

學(xué)習(xí)情境十一

氣體分析技術(shù)目標(biāo)任務(wù)項目一概述

項目二氣體試樣的采取

任務(wù)1采樣方法

任務(wù)2氣體體積的測量項目三氣體化學(xué)分析方法

任務(wù)１吸收法

任務(wù)２燃燒法

任務(wù)３其他氣體分析法

項目四氣體分析儀器

項目一概述

一、氣體分析的意義及特點

工業(yè)氣體有多種，如氣體燃料、氣體產(chǎn)品、化工原料氣體、廠房空氣、廢氣等。工業(yè)氣體經(jīng)常分析，及時地發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)、安全中的問題，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。

二、氣體分析方法

1.化學(xué)分析法2.物理分析法3.物理—化學(xué)分析法近代分析具有快速、簡便、靈敏度高等特點。采用儀器分析的方法。

任務(wù)1采樣方法

一、采樣方法取樣點的確定1.自氣體容器中取樣2.自氣體管路中取樣圖11-1．氣體采樣裝置

1一氣體管道；2一采樣管；3一過濾管；4一冷卻管；5一導(dǎo)氣管；6一冷卻水人口；7一冷卻水出口；8，9一冷卻管

1．常壓下取樣當(dāng)氣體壓力近于大氣壓或等于大氣壓時，常用封閉液改變液面位置以引入氣體試樣；當(dāng)感到氣體壓力不足時，可以利用流水抽氣泵抽取氣體試樣。(1)用取樣瓶采取氣體試樣(2)用取樣管采取氣體試樣

圖11-2取樣瓶圖11-3取樣管1—氣樣瓶；2—封密液瓶；3—膠皮管1—采樣管；2，3—活塞4—三通活塞；5—夾子4—水準(zhǔn)瓶

(3)用抽氣泵采取氣體試樣2．正壓下取樣

當(dāng)氣體壓力高于大氣壓力時，只需放開取樣點上的活塞，氣體即可自動流人氣體取樣器中。如果氣體壓力過大，應(yīng)在取樣點上的金屬管與取樣容器之間接人緩沖器。常用的正壓取樣容器有球膽等。取樣時必須用氣體試樣置換球膽內(nèi)的空氣3～4次。3．負(fù)壓下取樣

任務(wù)2氣體體積的測量一．量氣管1.單臂式量氣管2.雙臂式量氣管

3．量氣管的使用當(dāng)水準(zhǔn)瓶升高時，液面上升，可將量氣管中的氣體趕出。當(dāng)水準(zhǔn)瓶放低時，液面下降，將氣體吸人量氣管。量氣管和進(jìn)氣管、排氣管配合使用，可完成排氣和吸人樣品的操作，收集足夠的氣體以后，關(guān)閉氣體分析器上的進(jìn)樣閥門。將量氣管的液面與水準(zhǔn)瓶的液面對齊(處在同一個水平面上)，讀出量氣管上的讀數(shù)，即為氣體的體積。4．量氣管的校正量氣管上雖然有刻度，但不一定與標(biāo)明的體積相等。對于精確的測量，必須進(jìn)行校正。二、氣量表1.氣體流量計2.氣體流速計3.轉(zhuǎn)子流量計

圖11-7氣體流速計1—毛細(xì)管；2—U型管；h—液位差

圖11-8流速計校準(zhǔn)裝置1—壓力計；2—玻璃測量瓶；3—流速計4—壓力調(diào)節(jié)器；5—平衡管6—三通管；

7—三通活塞；8，9—三通活塞

項目三氣體化學(xué)分析方法

任務(wù)１吸收法

包括氣體吸收體積法、滴定法、重量法和氣比色法等。一、吸收體積法使氣體混合物和特定的吸收劑接觸。此種吸收劑能對混合氣體中所測定的氣體定量地發(fā)生化學(xué)吸收作用(而不與其他組分發(fā)生任何作用)。如果在吸收前、后的溫度及壓力保持一致，則吸收前、后的氣體體積之差即為待測氣體的體積。此法主要用于常量氣體的測定。

1．氣體吸收劑用來吸收氣體的化學(xué)試劑稱為氣體吸收劑。氣體不同，選用的吸收劑不同。吸收劑可分為液態(tài)和固態(tài)兩種，以液態(tài)吸收劑為主。⑴氫氧化鉀溶液KOH是C02的吸收劑。⑵焦性沒食子酸(1，2，3-三羥基苯)的堿溶液吸O2。⑶亞銅鹽溶液的鹽酸或氨溶液是一氧化碳的吸收劑。⑷飽和溴水或硫酸汞、硫酸銀的硫酸溶液它們是不飽和烴的吸收劑。⑸硫酸、高錳酸鉀、氫氧化鉀溶液它們是二氧化氮的吸收劑。

2．混合氣體的吸收順序在混合氣體中，必須根據(jù)實際情況，合理安排吸收順序，才能消除氣體組分間的相互干擾，得到準(zhǔn)確的結(jié)果。3．吸收儀器——吸收瓶是對氣體進(jìn)行吸收作用的設(shè)備，瓶中裝有吸收劑，氣體分析時吸收作用即在此瓶中進(jìn)行。吸收瓶分為兩部分，一部分是作用部分，另一部分是承受部分。(a)接觸式(b)彭泡式(c)接觸式

圖11-9吸收瓶二、吸收滴定法

綜合應(yīng)用吸收法和滴定分析法來測定氣體(或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì))含量的分析方法。三、吸收重量法綜合應(yīng)用吸收法和重量法采測定氣體物質(zhì)(或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì))含量的分析方法。四、吸收比色法綜合應(yīng)用吸收法和比色法來測定氣體物質(zhì)(或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì))含量的分析方法。任務(wù)２燃燒法一、燃燒法的理論依據(jù)

有些可燃性氣體沒有很好的吸收劑，如氫和甲烷。因此，不能用吸收法進(jìn)行測定，只有用燃燒法來進(jìn)行測定。當(dāng)可燃性氣體燃燒時，其體積發(fā)生縮減，并消耗一定體積的氧氣，產(chǎn)生一定體積的二氧化碳。它們都與原來的可燃性氣體有一定的比例關(guān)系，可根據(jù)它們之間的這種定量關(guān)系，分別計算出各種可燃性氣體組分的含量。這就是燃燒法的主要理論依據(jù)。

1.一元可燃性氣體燃燒后的計算當(dāng)氣體混合物中只含有一種可燃性氣體時，測定過程和計算都比較簡單。先用吸收法除去其他組分(如二氧化碳、氧)，再取一定量的剩余氣體(或全部)，加入定量的空氣使之進(jìn)行燃燒。經(jīng)燃燒后，測出其體積的縮減及生成的二氧化碳體積。根據(jù)燃燒法的基本原理，計算出可燃性氣體的含量。２.二元可燃性氣體混合物燃燒后的計算如果氣體混合物中含有兩種可燃性氣體組分，先用吸收法除去干擾組分，再取一定量的剩余氣體(或全部)加入過量的空氣，使之進(jìn)行燃燒。經(jīng)燃燒后，測量其體積縮減，生成二氧化碳的體積、用氧量等，根據(jù)燃燒法的基本原理，列出二元一次方程組，解方程組，即可得出可燃性氣體的體積。并計算出混合氣體中可燃性氣體的體積分?jǐn)?shù)。3.三元可燃性氣體混合物燃燒后的計算如果氣體混合物中含有三種可燃性氣體組分，先用吸收法除去干擾組分，再取一定量的剩余氣體(或全部)，加入過量的空氣，使之進(jìn)行燃燒。經(jīng)燃燒后，測量其體積的縮減、消耗氧量及生成二氧化碳的體積。根據(jù)燃燒法的基本原理，列出三元一次方程組，解方程組，即可求得可燃性氣體的體積，并計算出混合氣體中可燃性氣體的體積分?jǐn)?shù)。二、燃燒方法

為使可燃性氣體燃燒，常用有以下3種。1.爆炸法可燃性氣體與空氣或氧氣混合，當(dāng)其比例達(dá)到一定限度時，受熱(或遇火花)能引起爆性的燃燒。2.燃燒法可燃性氣體與空氣或氧氣混合，經(jīng)過熾熱的鉑質(zhì)螺旋絲而引起緩慢燃燒，所以稱之為緩燃法。3.氧化銅燃燒法此法的特點在于被分析的氣體中不必加入為燃燒所需的氧氣，所用的氧可自氧化銅被還原放出。三、燃燒所用的儀器1.爆炸瓶：是一個球形厚壁的玻璃容器；2.緩燃管：樣式與吸收瓶相似，分作用與承受部分；3.氧化銅燃燒管。

圖11-10爆炸瓶圖11-11緩燃管圖11-12氧化銅燃燒管

任務(wù)３其他氣體分析法

1．電導(dǎo)法測定電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的方法，稱為電導(dǎo)法。2．庫侖法以測量通過電解池的電量為基礎(chǔ)而建立起來的分析方法，稱為庫侖法。3．熱導(dǎo)氣體分析各種氣體的導(dǎo)熱性是不同的。4．激光雷達(dá)技術(shù)除以上方法外，還有氣相色譜法、紅外線氣體分析法和化學(xué)發(fā)光分析法等。在工業(yè)和環(huán)境分析中已廣泛的應(yīng)用，而且也有定型的儀器。

項目四氣體分析儀器

一、儀器的基本部件①量氣管(見氣體測量中的量氣管)。②水準(zhǔn)瓶(見氣體測量中用膠皮管與量氣管相連接的部件)。③吸收瓶(見吸收所用水準(zhǔn)瓶)。④梳形管(將量氣管和吸收瓶及燃燒瓶連接起來的裝置)。⑤燃燒瓶(見燃燒儀器中的燃燒瓶)。

二、氣體分析儀器1．改良式奧氏(QF-190型)氣體分析儀由1支量氣管、4個吸收瓶和1個爆炸瓶組成的，它可進(jìn)行