奧氏氣體測定法和高含量氧測定

1、1,奧氏氣體測定法和高含量氧測定,工業(yè)氣體分類,工業(yè)氣體可以大致分為：氣體燃料：天然氣、焦?fàn)t煤氣、石油氣、水煤氣化工原料氣：黃鐵礦焙燒爐氣、石灰焙燒窯氣氣體產(chǎn)品：氫氣、氮?dú)?、氧氣、氦氣、乙炔等廢氣：CO、CO2、氮氧化物等廠房空氣：一般含有生產(chǎn)用氣體,奧氏氣體測定儀組成及特點(diǎn),奧氏氣體分析儀其是由一支量氣管、四個(gè)吸收瓶、一個(gè)爆炸片瓶組成，適用于半水煤氣中CO2、O2、CO、H2、CH4及N2+Ar含量的聯(lián)合測定。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)

2、造簡單，輕便，操作容易，分析速度快，缺點(diǎn)是精度不高，不能適應(yīng)更復(fù)雜的混合氣體分析。,奧氏氣體測定儀結(jié)構(gòu),奧氏氣體測定儀結(jié)構(gòu),吸收瓶結(jié)構(gòu),奧氏氣體測定儀結(jié)構(gòu),量氣管的類別 和結(jié)構(gòu)直式量氣管： 100ml，分度0.2ml單球式量氣管、雙球式量氣管 總體積100ml，分度0.1ml雙臂式量氣管 球和臂的體積均為20ml 分度0.05ml,奧氏氣體測定儀原理,奧氏氣體分析儀的原

3、理： 用KOH溶液吸收CO2，焦性沒食子酸鉀溶液吸收O2（每毫升可吸收8—12毫升氧氣），氨性氯化亞銅溶液吸收CO（每毫升可吸收16毫升CO），用爆炸法測定H2、CH4，余下的氣體則為N2+Ar。根據(jù)吸收縮減體積和爆炸后縮減體積及爆炸后生成CO2的體積計(jì)算各組分的體積百分含量。,奧氏氣體測定儀原理,相關(guān)反應(yīng)方程：CO2+2KOH=K2CO3+H2O2C6H3（OK）3+1/2O2=（OK）2C6H2-C6H2（OK）2+H2O

4、Cu2Cl2+2CO+4NH3+2H2O=2NH4Cl+2Cu+（NH4）2C2O42H2+O2=2H2OCH4+2O2=CO2+2H2O,奧氏氣體測定儀原理,CH4燃燒時(shí)1體積CH4和2體積的氧氣反應(yīng)生成1體積的CO2，因此氣體體積的縮減等于2倍的CH4體積；H2爆炸時(shí)，有3體積的氣體消失，其中2體積是氫氣，即氫氣占縮減體積的2/3，所以體積縮減的總量為3/2VH2 爆炸瓶 緩燃管

5、 氧化銅燃燒管,奧氏氣體測定儀試劑,試劑KOH溶液：300g/LNaOH溶液：300g/L焦性沒食子酸鉀溶液：250g/L 稱取250g焦性沒食子酸，溶液于750mL熱水中，搖勻。使用時(shí)將此溶液與氫氧化鉀溶液按1+1比例混合，即為焦性沒食子酸鉀溶液。本吸收劑性能為1mL溶液可吸收15mL氧氣。,奧氏氣體測定儀試劑,硫酸溶液：1+9硫酸溶液；1+19氨性氯化亞銅溶液 稱取50gNH4Cl溶于480mL水

6、，加入200g氯化亞銅，用520mL氨水（P=0.91g/ml）溶解。,吸收順序的確定,吸收順序的確定,吸收順序的確定,奧氏氣體測定儀安裝,儀器安裝將奧氏儀的全部玻璃部分洗滌干凈，旋塞涂好真空脂。按如圖所示的各部件中加入相應(yīng)的溶液 “3”中加入300g/L NaOH（或KOH）溶液 “4”中加入焦性沒食子酸鉀溶液； “5”和“6”中加入氨性氯化亞銅溶液；“7”中加入1+9硫酸溶液,“4”、“5”、“6”的

7、承受部內(nèi)加5mL液 體石蠟油使吸收液與空氣隔絕。按圖示安裝好儀器（圖示如下）： 圖示中 1-氣量管；2-氣量管外套；3-爆炸瓶；4、5-接觸式吸收器；6、7、8-鼓泡式吸收器；9-水準(zhǔn)瓶；10-梳形管；11-旋塞；12-可調(diào)高低的托架。,奧氏氣體測定儀安裝,奧氏氣體測定儀安裝圖示,奧氏氣體測定儀氣密性檢查,一、減壓檢查法于量管中吸取約10mL空氣，使量管與梳形管相通，而梳形管與大氣隔絕。將水準(zhǔn)瓶置于最低處，使管內(nèi)形成

8、盡量大的負(fù)壓，如果3min后量管內(nèi)液面保持穩(wěn)定，表明氣密性好。如果液面下降，則表示存在漏點(diǎn)，應(yīng)分別檢查，將漏點(diǎn)修好。,奧氏氣體測定儀氣密性檢查,二、加壓檢查法于量管中吸取約80mL空氣，操作方法同減壓法，差異在于將水準(zhǔn)瓶置于量管上部盡量高處，使管內(nèi)形成正壓，如果3min后量管內(nèi)的液面及各吸收瓶液面均保持穩(wěn)定，表示儀器氣密性好。否則表示有漏點(diǎn)，需處理。,相關(guān)體積的標(biāo)定,量管體積標(biāo)定： 在量管中裝滿水，準(zhǔn)確稱量其質(zhì)量和溫度，通過V=

9、m/ρ求得量管體積。量管上部‘0’至活塞間體積的標(biāo)定： 用量管準(zhǔn)確量取10.0mL空氣（無CO2）壓入KOH（吸收瓶中，然后再準(zhǔn)確吸取同樣的空氣5.0mL，再把貯于KOH吸收瓶中的10.0mL空氣抽回量管中，讀取氣體的體積，超過15.0mL的部分氣體體積數(shù)即為量管由“0”至活塞的體積數(shù)。梳形管容積對(duì)分析結(jié)果有影響，尤其是對(duì)爆炸法的影響比較大；,相關(guān)體積的標(biāo)定,梳形管體積的標(biāo)定通過計(jì)算可知，在測定H2含量為75%的樣氣時(shí)，梳形

10、管容積每1 ml可產(chǎn)生3.8%的誤差。利用純氧將梳形管靜空間充入純氧，量取50ml N2，用吸收器吸收氧后，讀取吸收后體積算出利用空氣或標(biāo)氣 通過吸收并對(duì)照相應(yīng)氣體比例算出,奧氏氣體分析儀操作步驟,1.洗滌與調(diào)整：將儀器的所有玻璃部分洗凈，磨口活塞涂上凡士林，并按圖裝配好。在各吸氣球管中注入吸收劑。管3注入濃度為30％的KOH溶液 (因NaOH與CO2作用生成的沉淀Na2CO3多時(shí)會(huì)堵塞通道，故以KOH為好）作吸

11、收CO2用。管5、6中都裝入氨性氯化亞銅，因?yàn)槊簹庵蠧O的含量很大，為了保證吸收充分。,奧氏氣體分析儀操作步驟,C）在液瓶中和保溫套筒中裝入蒸餾水。最后將取樣孔接上待測氣樣。逐一調(diào)整所有吸收液面到達(dá)管口。2.洗氣 并取樣通過反復(fù)吸入和排出氣樣，置換量氣管路中的原有氣體。然后準(zhǔn)確量取100ml氣樣。3.吸收打開KOH溶液吸收瓶活塞，使其與量管相通。操作水準(zhǔn)瓶，使氣體試樣在吸收瓶與量管間往返吸收6-7次，直至吸收后余氣

12、體積（V1）恒定為止。,奧氏氣體分析儀操作步驟,打開焦性沒食子酸鉀溶液吸收瓶活塞，將吸收CO2后的余氣壓入，同上操作，直至吸收后之余氣體積（V2）恒定為止。先打開舊的一瓶氯化亞銅氨溶液吸收瓶活塞，將吸收O2后之余氣壓入，同上操作，吸收6-7次后，再用新的一瓶氯化亞銅氨溶液吸收余氣體積恒定。最后用裝有1+9硫酸溶液的吸收瓶吸收余氣中帶出的氨后，讀取余氣體積（V3）,奧氏氣體分析儀操作步驟,將吸收了CO2、O2、CO后的殘氣壓入1+9H2

13、SO4溶液吸收瓶中貯存。取VmL殘氣和一定量空氣混合均勻，使總體積為100.0mL。打開爆炸瓶活塞，將混合氣體壓入爆炸瓶內(nèi)，關(guān)閉活塞，引爆。待瓶內(nèi)液面穩(wěn)定后，打開活塞，將氣體抽回量管中，讀取爆炸后的余氣體積（V4）。打開KOH溶液吸收瓶活塞，再將量管中爆炸后之余氣壓入吸收生成的CO2，直至吸收后的余氣體體積恒定，讀取其體積（V5）。,奧氏氣體分析儀操作步驟,計(jì)算結(jié)果分別將讀取的上述體積代入下式計(jì)算： CO2%=（100-V1）

14、/100×100=100- V1 O2%=（V1 –V2）/100×100= V1 –V2 CO%=（V2–V3）/100×100= V2–V3 H2%={[（100- V4）-2（V4–V5） ] ×2/3×V3/V}/100×100 CH4%=（V4–V5）×V3

15、/V /100×100（N2+Ar）%=100-（CO2% +O2%+ CO%+ H2% +CH4%）,奧氏氣體分析儀操作注意事項(xiàng),吸收順序不能顛倒，轉(zhuǎn)動(dòng)活塞不能過猛。取樣應(yīng)有人監(jiān)護(hù)，置換氣和最后的余氣應(yīng)排除室外；舉起水準(zhǔn)瓶時(shí)量氣管內(nèi)液面不得超過刻度100處，否則蒸餾水會(huì)流入梳形管，甚至倒入吸氣球管內(nèi)，不但影響測定準(zhǔn)確性，還會(huì)沖淡吸收劑造成誤差。液面也不能過低，應(yīng)以吸收劑

16、不超出旋塞為準(zhǔn)。否則吸收劑流入梳形管時(shí)要重新洗滌儀器舉起水準(zhǔn)瓶時(shí)動(dòng)作不宜太快，以免氣樣因受壓過大沖入吸收劑成氣泡狀漏出，一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，要重新測定。,奧氏氣體分析儀操作注意事項(xiàng),焦性食子酸的堿性液在15—20℃時(shí)吸氧效能最大，吸收效果隨溫度下降而減弱，O℃時(shí)幾乎完全喪失吸收能力。故液溫不得低于15℃。多次舉調(diào)節(jié)液瓶讀數(shù)不相等時(shí)說明吸收劑的吸收性能減弱，需重新配制吸收劑。爆炸前應(yīng)根據(jù)氣體中H2及CH4大致含量確定送去爆炸的殘氣體積

17、和添加空氣量。初次測定成分不明的氣體，最好先用CuO燃燒法，日常分析再用爆炸法；,奧氏氣體分析儀操作注意事項(xiàng),如果儀器短期不使用，應(yīng)經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)堿性吸收瓶活塞以免粘住，長期不使用應(yīng)清洗干凈，干燥保存。前后讀數(shù)時(shí)間間隔一致。爆炸時(shí)應(yīng)用手固定爆炸瓶旋塞，防止爆炸時(shí)將旋塞沖開。,奧氏氣體分析儀,奧氏氣體分析儀,爆炸瓶,鼓泡式吸收瓶和密封,奧氏氣體分析儀,三通考克,旋塞,奧氏氣體分析儀,調(diào)節(jié)裝置,接觸式吸收瓶,高含量氧的測定,高含量氧測定的常見

18、方法有：化學(xué)容量法 是一種絕對(duì)定量法,不需要校對(duì),只要量氣管定期檢定即可。主要應(yīng)用于工業(yè)氧含量的測定,測定范圍為50%～100%O2,為工業(yè)氧含量檢測國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法,實(shí)驗(yàn)室必備,也可攜帶到現(xiàn)場檢測,但由于玻璃系統(tǒng)易碎,吸收液易流出,攜帶不是很方便。一般用氣量>10L。,高含量氧的測定方法,磁氧分析法 是一種相對(duì)定量法,需要用標(biāo)準(zhǔn)氣體來校對(duì),用于工廠在線測定。測定范圍為98%～100%O2。 原理：含氧氣體進(jìn)

19、入被加熱的磁場,氧的磁化率隨溫度的升高而降低,變熱的氧分子被冷的氧分子擠出磁場,形成熱磁對(duì)流。熱磁對(duì)流使敏感元件產(chǎn)生不同程度的冷卻,改變了敏感元件的電阻值。熱磁對(duì)流的大小與氧含量成正比。,高含量氧的測定方法,氧化鋯濃差電池法 是一種相對(duì)定量法,需要用標(biāo)準(zhǔn)氣體來校對(duì),適用于工廠在線測定,同時(shí)也便于攜帶至現(xiàn)場檢測。用于測定非還原性氣體中的氧含量,測定范圍為0～100%O2。一般用氣量>10L。 原理：由氧化鋯陶瓷材料制成傳

20、感器,在高溫下,氧化鋯具有氧離子傳導(dǎo)特性,當(dāng)氧化鋯管壁兩側(cè)的氧分壓不同時(shí),產(chǎn)生電勢E,由此測定氧含量。E=f(P0/P)式中,P0為參比氣氧分壓;P為樣品氣氧分壓,高含量氧的測定方法,氣相色譜法 是一種相對(duì)定量法,需要用標(biāo)準(zhǔn)氣體來定標(biāo),實(shí)驗(yàn)室用檢測設(shè)備,可選擇TCD檢測器,不可攜帶。一般用氣量<1L,可用于低壓氣體管道或液體罐的采樣后實(shí)驗(yàn)室檢測。 原理：氣相色譜法利用各種物質(zhì)在色譜柱內(nèi)的保留時(shí)間來定性,利用響應(yīng)值來定量

21、,由此可測定氣體中氧含量。,苯特量管法,苯特量管法測氧屬于化學(xué)容量法，適用于高含量氧的測定原理：樣氣中的氧與氨性氯化亞銅溶液中的Cu+作用被吸收，根據(jù)吸收前后體積變化測出樣氣中的氧含量。 吸收反應(yīng)方程式： 4Cu［（NH2）］ 2C1+O2+4NH3·H2O+ 4NH4C1=4Cu［（NH3）］4C12+6H2O,苯特量管法,儀器,苯特量管法,試劑4.1 25×10-2（V

22、）氨水（CP）4.2 吸收劑的制備銅絲卷：將直徑1mm左右純銅絲卷，去油污(可用有機(jī)溶劑)，以稀硝酸(1+1)除銹，以水沖洗干凈，或以砂紙清潔銅絲。接著繞在直徑5毫米的棒上，剪成10毫米長小段。稀氨水洗凈。（若銅絲干凈，用1：5的鹽酸或去離子水洗凈即可）氨性氯化亞銅溶液：稱取250g氯化銨溶于750ml熱水中（即稀釋至1000ml），待冷卻后加入250g氯化亞銅，溶解后加入750ml25×10-2w氨水（原裝氨水），混勻

23、后倒入盛滿銅絲的下口瓶中，溶液為無色，振蕩混勻放置數(shù)天呈藍(lán)色即可使用。,苯特量管法,準(zhǔn)備工作洗凈苯特量管，并檢查活塞是否靈活，試漏。用純氮?dú)獯蹈蓽y定管，并關(guān)閉考克3和4備用。,分析步驟采樣：用球膽到現(xiàn)場采樣或拿測定管直接到現(xiàn)場采樣。打開考克3、4，樣氣由考克4進(jìn)入測定管，充分置換3-4分鐘。置換結(jié)束后，先關(guān)閉考克3，后立即關(guān)閉考克4，并轉(zhuǎn)動(dòng)考克3平壓。采樣平壓后，將測定管豎立固定于滴定管架上，取吸收劑60ml，倒入測定管盛液瓶