史春薇，閆玉玲，宋官龍

（遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001）

分析測(cè)試

靛藍(lán)法測(cè)定高濃度臭氧的研究

史春薇，閆玉玲，宋官龍

（遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001）

建立了一套實(shí)用的臭氧分析方法，即用靛藍(lán)滴定法測(cè)定高濃度臭氧，確定了吸收液使用25 mL 的0.001 mol/L靛藍(lán)溶液，并用磷酸鹽緩沖溶液調(diào)節(jié)pH至6.8，溫度控制在20 ℃，空氣流量為200 mL/min，可以測(cè)定高達(dá)10 mg/L的臭氧。

靛藍(lán)法； 高濃度； 臭氧

臭氧在應(yīng)用過程中，需要根據(jù)具體的要求來調(diào)節(jié)其濃度，過高或過低都可能影響使用效果。因此對(duì)臭氧的濃度進(jìn)行測(cè)量，顯得尤為重要。

測(cè)定空氣中臭氧濃度的方法[1-2]很多，紫外光度法[3]被列為我國(guó)測(cè)定臭氧的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，但其濃度測(cè)定范圍為0.001～1 μg/L。靛藍(lán)法[4-5]測(cè)定臭氧濃度干擾少，準(zhǔn)確度高且快速，德國(guó)和瑞士已將其列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。

本文研究了直接用靛藍(lán)吸收法測(cè)定高濃度臭氧，并用碘量法作為對(duì)照，比較臭氧的吸收效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

磷酸酸氫二鈉(AR)，磷酸二氫鉀(AR)，磷酸(85% AR)，濃硫酸(98% AR)，硫代硫酸鈉(AR)，碘化鉀(AR)，淀粉，靛藍(lán)二磺酸鈉(生物染色劑 BS)，溴化鉀(AR)，溴酸鉀(AR)。

精密pH計(jì)(pHS-3B)，分光光度計(jì)(7520)，精密凈化交流穩(wěn)壓電源(JJW-1000VA)，空氣消毒機(jī)(臭氧發(fā)生器KX-1)，氧氣瓶(YQY-740)。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

靛藍(lán)溶液與KBrO3-KBr標(biāo)準(zhǔn)溶液反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是藍(lán)色的靛藍(lán)與溴單質(zhì)在酸性條件下反應(yīng)褪色。再加入過量的KI，與多余的Br2反應(yīng)生成I2，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的碘單質(zhì)，并用淀粉作為指示劑，可計(jì)算1 mL靛藍(lán)相當(dāng)于臭氧的質(zhì)量濃度。

1.3 計(jì)算方法

1 mL靛藍(lán)二磺酸鈉溶液(IDS)可以換算成相當(dāng)于臭氧的質(zhì)量濃度(mg/L)。計(jì)算原理是依據(jù)靛藍(lán)溶液吸收臭氧前后，自身濃度變化值相當(dāng)于臭氧的質(zhì)量濃度，來衡量吸收臭氧的量。

靛藍(lán)相當(dāng)于臭氧的質(zhì)量濃度計(jì)算公式：

其中：ρ(O3) — 靛藍(lán)相當(dāng)于臭氧的質(zhì)量濃度，mg/L；

M1— KBrO3-KBr標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量濃度，mol/L；

V1— KBrO3-KBr標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

M2— Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V2— 滴定消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；

Vs — 靛藍(lán)二磺酸鈉儲(chǔ)備液的體積，mL。

靛藍(lán)吸收臭氧后，多余的靛藍(lán)溶液濃度可用同法測(cè)得，用最初標(biāo)定的靛藍(lán)的量減去多余靛藍(lán)的量，即為吸收臭氧所消耗的靛藍(lán)量，根據(jù)靛藍(lán)與臭氧之間的等量關(guān)系，可求得被吸收臭氧的質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸度對(duì)吸收臭氧的影響

吸收液的酸度對(duì)于靛藍(lán)吸收臭氧也有較大的影響，取pH為5.0～8.0之間的磷酸鹽緩沖液各10 mL，分別加入到靛藍(lán)儲(chǔ)備液中，控制吸收液酸度，圖 1為不同pH值的緩沖液對(duì)于靛藍(lán)吸收臭氧的影響曲線。由圖1可知，當(dāng)磷酸鹽緩沖液的pH值在6.5～7.0之間時(shí)，靛藍(lán)吸收臭氧的量最多，且相對(duì)穩(wěn)定。 故選定實(shí)驗(yàn)中靛藍(lán)吸收液的pH值為6.8。

圖1 pH值對(duì)靛藍(lán)吸收臭氧量的影響Fig.1 Influence of pH value on ozone absorption amount with indigo method

2.2 溫度對(duì)吸收臭氧的影響

溫度影響臭氧在水中的溶解性，也影響臭氧與靛藍(lán)的反應(yīng)，用恒溫水浴將吸收液的溫度控制在10 ～ 40 ℃之間，進(jìn)行比較。圖2為溫度對(duì)靛藍(lán)吸收臭氧的影響。

圖2 溫度對(duì)靛藍(lán)吸收臭氧的影響Fig. 2 Influence of temperature on ozone absorption amount with indigo method

由圖2可知，溫度在20 ～ 40 ℃范圍內(nèi)，靛藍(lán)吸收臭氧的變化不大，考慮到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定臭氧濃度時(shí)的溫度條件，吸收臭氧的水浴溫度定為20 ℃較好。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖3所示，可使此法簡(jiǎn)便快捷的應(yīng)用于實(shí)際工作中。以吸收臭氧后測(cè)定剩余靛藍(lán)時(shí)消耗硫代硫酸鈉的量（mL）為橫坐標(biāo)，吸收臭氧量為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)曲線，可由硫代硫酸鈉的量對(duì)應(yīng)得到臭氧的濃度。

圖3 靛藍(lán)吸收臭氧標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig. 3 Absorption standard curve of ozone with indigo method

2.4 3種方法的結(jié)果比較

用紫外分光光度計(jì)測(cè)量臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧的透光率，將鼓出的含臭氧氣流分別通入到事先準(zhǔn)備好的靛藍(lán)吸收液及硼酸碘化鉀吸收液，吸收結(jié)束后，分別進(jìn)行滴定和計(jì)算。通過紫外法、碘量法和靛藍(lán)法測(cè)定同一氣源下含臭氧的濃度，并進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。

表1 靛藍(lán)法、碘量法和紫外吸收法測(cè)定高濃度臭氧Table 1 Determination results of high concentration ozone by indigo method, iodine volume method and ultraviolet absorption spectrometry

由表1可知，碘量法吸收高濃度臭氧能力較差，而溴酸鉀法標(biāo)定的靛藍(lán)溶液測(cè)定臭氧濃度，與紫外光度法的測(cè)定結(jié)果較為接近。碘量法吸收臭氧過程中，流動(dòng)的臭氧氣體將部分碘單質(zhì)帶出，給實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果帶來一定誤差，而水洗滌定容標(biāo)準(zhǔn)液也會(huì)給靛藍(lán)法帶來一定誤差。結(jié)果表明，靛藍(lán)法適合用于高濃度臭氧的測(cè)定，碘量法更適合測(cè)定較低濃度臭氧。

3 結(jié) 論

本文采用靛藍(lán)滴定法測(cè)定高濃度臭氧，確定了吸收液使用25 mL 的0.001 mol/L靛藍(lán)溶液，并用磷酸鹽緩沖溶液調(diào)節(jié)pH至6.8，溫度控制在20 ℃，空氣流量為200 mL/min，可以測(cè)定高達(dá)10 mg/L的臭氧。

[1] 賈瑞平, 陳燁璞. 臭氧分析方法的研究與進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2008, 2(28):1-4.

[2] Bolotko L M, Krasovskii A N. Measurement of the Terrestrial Ozone Concentration by Absorption UV Spectroscopy[J]. Journal of Applied Spectroscopy，2005, 72(6):911-916.

[3] Enio L. Machado, Marcelo B, da Rosa, Martins. Spectrophotometric determination of ozone in ozonized air currents with chemical gas-liquid transfer using a microreactor1[J]. Analytica Chimica Acta, 1999, 380 (1): 93-99.

[4] 殷永泉, 紀(jì)霞. 分光光度法測(cè)定空氣中臭氧的問題探討[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)發(fā)展，2005, 22(10):46-48.

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Study on Determination of High Concentration Ozone With Indigo Method

SHI Chun-wei, YAN Yu-ling，SONG Guan-long
(Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

A new method ,indigo method was designed to determine high concentration ozone. The experiment conditions were confirmed as follows：using 25 mL indigo solution of 0.001 mol/L as absorption liquid, pH = 6.8 and temperature 20 ℃, air rate 200 mL/ min. The highest concentration of ozone that can be determined reaches to 10 mg/L.

Indigo method; High concentration; Ozone

X 832

A

1671-0460（2011）03-0326-04

2011-01-17

史春薇（1981-），女，遼寧撫順人，編輯，碩士，2007年畢業(yè)與上海大學(xué)無機(jī)化學(xué)專業(yè)，研究方向：從事無機(jī)分析工作。E-mail：chunchun-516@126.com。