化工综合实训-大气氮氧化物的测定

一、 实验目的：

（1）了解小流量大气采样器的工作原理和使用方法； （2）熟悉用气体吸收比色法测定大气中气态污染物的过程； （3）了解氮氧化物的来源； （4）熟悉大气中氮氧化物的测定。 二、实验原理：

大气中的氮氧化物（NOx）主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），测定氮氧化物浓度时，先用三氧化铬（CrO3）氧化管将一氧化氮成二氧化氮。 二氧化氮被吸收在溶液中形成亚硝酸（HNO2），与对氨基苯磺酸起重氧化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料。颜色深浅，比色定量，测定结果以NO2表示。本法检出限为0.05微克/毫升，当采样体积为6升时，最低检出浓度为0.01毫克/立方米。

三、 实验试剂、仪器 （一）实验用仪器

除一般通用化学分析仪器外，还应具备：多孔玻板吸收管、 空气采样器 、 双球玻璃氧化管（内装涂有三氧化铬催化剂的石英砂）、 分光光度计 （二）实验用试剂

所有试剂均用不含硝酸盐的重蒸蒸馏水配制。检验方法是要求用该蒸馏水配制的吸收液的吸光度不超过0.005(540～545nm，10mm比色皿，水为参比)。检验方法是要求该蒸馏水配置的吸收液不呈淡红色。

1. 吸收原液：称取5.0克对氨基苯磺酸，通过玻璃小漏斗直接加入1000毫升棕色容量瓶中，加入50毫升冰醋酸和900毫升水的混合溶液，盖塞振摇使其溶解，待对氨基苯磺酸完全溶解后，加入加入0.05克盐酸萘乙二胺溶解后，用水稀释至标线，摇匀。此为吸收原液，储于棕色瓶中，在冰箱中可保存两个月。 采样时，按四份吸收原液与一份蒸馏水的比例混合成采样用的吸收液。 2. 三氯化铬—砂子氧化管：将河砂洗净，晒干，筛取20～40目的部分，用(1+2)的盐酸浸泡一夜后用水洗至中性后烘干。将三氧化铬及砂子按(1+20)的重量混合，加少量水调匀，放在红处灯下或烘箱里于105℃烘干，烘干过程中应搅拌数次。

做好的三氧化铬—砂子应是松散的，若粘在一起，说明三氧化铬比例太少，可适当加一些砂子，重新制备。

称取8g三氧化铬—砂子装入双球玻璃管中，两端用脱脂棉塞好，并用塑料管制的小帽将氧化管的两端盖紧，备用。 使用时氧化管与吸收管之间用一小段乳胶管连接，采集的气体尽可能少喝乳胶管接触，以防氮氧化物被吸附。

3. 亚硝酸钠标准贮备液：将粒状亚硝酸钠(优级纯)在干燥器内放置24小时，称取0.1500克溶于水，然后移入1000毫升容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含100微克NO 2- ，贮于棕色瓶中，存放在冰箱里，可稳定三个月。 4. 亚硝酸钠标准水溶液：临用前，吸取5.00毫升亚硝酸纳标准贮备液于100毫升容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含5.0微克NO 2- 。

四、 实验步骤

1. 采样：将5.0毫升采样用的吸收液注入多孔玻板吸收管中，吸收管的进气口接三氧化铬—砂子氧化管，并使氧化管的进气端略向下倾斜，以免潮湿空气将氧化剂弄湿污染后面的吸收管。吸收管的出气口与大气采样器相连接，以0.5升/分的流量避光采样至吸收液呈浅玫瑰红色为止(采气6～24升)。如不变色，应加大采样流量或延长采样时间。 2. 测定步骤:

①标准曲线的绘制：取7支10毫升比色管，按表1所列数据配制标准色列。

测定二氧化氮时所配制的标准色列

管号 标准溶液（mL） 吸收原液（mL） 水（mL） NO2−含量（μg） 0 0 4.0 1.0 0 1 0.1 4.0 0.9 0.5 2 0.2 4.0 0.8 1.0 3 0.4 4.0 0.6 2.0 4 0.6 4.0 0.4 3.0 5 0.8 4.0 0.2 4.0 6 1.0 4.0 0 5.0 加完试剂后，摇匀，避免阳光直射，放置15分钟，用1厘米比色皿，于波长540纳米处，以水为参比，测定吸光度。扣除空白试剂的吸光度以后，对应NO 2- 的浓度ug/mL，用最小二乘法计算标准曲线的回归方程。用测得的吸光度对5毫升溶液中亚硝酸根离子含量(微克)绘制标准曲线，并计算各点比值。 ②样品的测定：采样后，室温放置15分钟，20℃以下时放置四十分钟以上。将吸收液移入比色皿中，与标准曲线绘制时的条件相同测定空白和样品的吸光度。

五、 实验结果计算 1. 计算：

（AA0）氮氧化物（NO2，mg/m3）=

0.76Vn1b

式中： A ——样品溶液的吸光度；

A0 ——试剂空白溶液的吸光度；

1/b ——标准曲线斜率的倒数，即单位吸光度对应的NO2 的毫克数； Vn ——标准状态下的采样体积（L）；

0.76——NO2（气）转换为NO2-（液）的系数。

2. 注意事项:

①配制吸收液时，应避免在空气中长时间曝露，以免吸收空气中的氮氧化物。光照射能使吸收液显色，因此在采样、运送及存放过程中，都应采取避光措施。 ②采样过程中，如吸收液体积显著缩小，要用水补充到原来的体积(应预先作好标记)。

③氧化管应于相对湿度为30%～70%时使用，当空气相对湿度大于70%时，应勤换氧化管；小于30%时，在使用前，用经过水面的潮湿空气通过氧化管，平衡1小时后再使用。

六、思考题

（一）小流量大气采样器的基本组成部分及其所起作用。

（二）采样时间如何确定为合适？测定时采样器应放置在什么地方？为什么？ （三）分析影响测定准确度的因素，如何消减或杜绝在样品采集、运输和测定过程中引进的误差。