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 臭氧濃度測(cè)定方法

    臭氧應(yīng)用一百年來，發(fā)展了化學(xué)法、光學(xué)法、電化學(xué)法，熱化學(xué)法等多種臭氧檢測(cè)技術(shù)，研制推廣了多種檢測(cè)儀器和裝置。根據(jù)濃度范圍、要求精度與應(yīng)用領(lǐng)域，選擇不同的測(cè)定方法。常用方法與儀器、裝置介紹如下。

 （一）、化學(xué)法

1、碘量法

    最常用的臭氧測(cè)定方法是碘量法，我國(guó)和許多國(guó)家均把此方法作為測(cè)定氣體臭氧的標(biāo)準(zhǔn)方法。我國(guó)建設(shè)部發(fā)布的《臭氧發(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測(cè)量》標(biāo)準(zhǔn)CJ/T3028.2-94中及規(guī)定是用碘量法。

    其原理為強(qiáng)氧化劑臭氧（O3）與碘化鉀（KI）水溶液反應(yīng)生成游離碘（I2）,臭氧同時(shí)還原為氧氣。反應(yīng)式為：

O3+2KI+H2O →O2+I2+2KOH

    游離碘顯色，依在水中濃度由低至高呈淺黃色至棕紅色。

    利用硫代硫酸鈉（Na2S2O3）標(biāo)準(zhǔn)液滴定，游離I2變?yōu)榈饣c（NaI）,反應(yīng)終點(diǎn)為完全褪色止。反應(yīng)式為：

I2+2Na2S2O3 →2NaI+Na2S4O6

    二反應(yīng)式建立起O3反應(yīng)量與Na2S2O3消耗量的定量關(guān)系比為：1molO3:2molNa2S2O3

則其臭氧濃度Co3=ANa*B*24000/V0（mg/L）

    式中Co3-臭氧濃度，mg/L；ANa-硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)也用量，mL；B-硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液濃度，mol/L；V0-臭氧化氣體取樣體積，mL。

    操作程序及方法參照標(biāo)準(zhǔn)CJ/T3208.2-94。

    測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)型發(fā)生器濃度很方便，臭氧化氣體積用流量計(jì)計(jì)數(shù)，Na2S2O3濃度一般配制為0.100mol/L，測(cè)定精度可達(dá)到 ±1%。

    測(cè)定空氣中臭氧濃度時(shí)，應(yīng)用大氣采樣器抽氣定量。為保證測(cè)定精度Na2S2O3配為0.010mol/L。

    測(cè)定水溶臭氧濃度亦可用此公式計(jì)算，只是V0代表采水量，取1000mL。Na2S2O3濃度為0.010mol/L。

    碘量法優(yōu)點(diǎn)為顯色直觀，不需要貴重儀器。缺點(diǎn)是易受其它氧化劑如NO、Cl2等物質(zhì)干擾。在重要檢測(cè)時(shí)應(yīng)減除其它氧化物質(zhì)的影響。

2、比色法

    是根據(jù)臭氧與不同的化學(xué)試劑的顯色或脫色反應(yīng)程度以確定臭氧濃度的方法。按比色手段分為人工色樣比色與光度計(jì)比色。此方法多用于檢測(cè)水溶解臭氧濃度。

    國(guó)內(nèi)檢測(cè)瓶裝水臭氧溶解濃度有使用碘化鉀、鄰邦甲苯胺等比色液的，簡(jiǎn)單方式利用檢測(cè)樣品顯色液與標(biāo)準(zhǔn)色管比較，確定測(cè)樣臭氧溶解度值（0.05-0.8mg/L），精確些則利用分光光度計(jì)檢測(cè)吸收率。

    國(guó)外利用此法作成儀器，配備標(biāo)準(zhǔn)工具與藥品作為現(xiàn)場(chǎng)抽樣使用，很方便。如美國(guó)HACH公司、日本荏原公司的DPD（二乙基對(duì)本二胺）比色盤，范圍為0.05-2.0mg/L。美國(guó)HACH公司微型比色儀，利用靛蘭染料脫色反應(yīng)，600nm波長(zhǎng)比色，0.05-0.75mg/L濃度數(shù)字顯示，精度±0.01mg/L。

    比色法同樣受其它氧化劑干擾，靛蘭比色所受干擾較少。

3、檢測(cè)管

    將臭氧氧化可變色試劑浸漬在載體上作為反應(yīng)劑封裝內(nèi)徑的玻璃管內(nèi)做成檢測(cè)管，使用時(shí)將檢測(cè)管兩端切斷，把抽氣器接到檢測(cè)管出氣端吸取定量臭氧氣體，臭氧濃度與檢測(cè)管內(nèi)反應(yīng)劑柱變色長(zhǎng)度成正比，通過刻度值讀取濃度值。

    德國(guó)Drager公司、日本荏原公司及我國(guó)都生產(chǎn)臭氧檢測(cè)管，濃度范圍分為高（1000ppm）、中（10ppm）、低（3pmm）三種，檢測(cè)空氣臭氧濃度。使用簡(jiǎn)便，但精度低，為±15%，只適用于現(xiàn)場(chǎng)使用。

（二）紫外吸收法

    原理為臭氧對(duì)波長(zhǎng) λ=254nm紫外光具有最大吸收稀疏，在此波長(zhǎng)下紫外光通過臭氧層會(huì)產(chǎn)生衰減，符合蘭波特-比爾（Lambert--Beer）定律： I=Ioe-klc :Io-無臭氧存在時(shí)入射光強(qiáng)度；I-光束穿透臭氧后的光強(qiáng)度；L-臭氧樣品池光程長(zhǎng)度；C-臭氧濃度；K-臭氧對(duì)光波長(zhǎng)吸收系數(shù)。

    根據(jù)該公式，在K、L值已知條件下，通過檢測(cè)I/Io值即可測(cè)出臭氧濃度C值來。

    紫外吸收法已被美國(guó)等國(guó)家作為臭氧分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。

    按應(yīng)用分為檢測(cè)空氣臭氧與檢測(cè)水溶臭氧兩種。均可連續(xù)在線檢測(cè)，數(shù)字顯示并可記錄打印。優(yōu)點(diǎn)為檢測(cè)精度高，穩(wěn)定性好，其它氧化劑干擾小。缺點(diǎn)為價(jià)格較高。

由于沿面放電型的充氣管與陶瓷片臭氧發(fā)生裝置產(chǎn)生氮氧化物含量較高，應(yīng)采用紫外法檢測(cè)其臭氧濃度。

    臭氧紫外檢測(cè)（分析）儀作為現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品，具有完備的起提處理、光-電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計(jì)算、分析及記錄功能。北京分析儀廠生產(chǎn)的8810型臭氧分析議，有0-10ppm、0-100pmm兩種產(chǎn)品。美、日、德等國(guó)家都有多種規(guī)格紫外分析儀生產(chǎn)，檢測(cè)量最高為20mg/L。

（三）電化學(xué)法

    臭氧電化學(xué)法檢測(cè)儀器主要用于水溶臭氧濃度在線連續(xù)檢測(cè)控制，作為工藝控制裝置即便于調(diào)整臭氧化處理指標(biāo)處于最佳值又可降低運(yùn)行費(fèi)用。

    電化學(xué)法測(cè)定原理為水中臭氧在電化表面產(chǎn)生電化學(xué)還原作用：O3+H2O+2e- →O2+2（OH-）

    電化回路中電流特性曲線與溶液中分子臭氧的濃度成正比。

    較早應(yīng)用的是電位測(cè)量，即利用氧化還原（Redox）復(fù)合電極通過檢測(cè)水中氧化還原電位變化而對(duì)應(yīng)計(jì)算出溶解臭氧濃度。專用裝置內(nèi)部分析運(yùn)算處理直接數(shù)字顯示，如德國(guó)SIEMENS公司的OZWSO53P臭氧溶解測(cè)定控制儀；只使用Redox電極可先檢測(cè)水的電位，再通過曲線查出對(duì)應(yīng)的臭氧濃度。

    最近國(guó)際廣泛應(yīng)用的“膜電極”溶解臭氧檢測(cè)儀，具有更好的臭氧選擇性與精度，具有0-20ppm的廣量程，是水處理部門在線檢測(cè)、控制較為理想的儀器，價(jià)格也比紫外臭氧分析儀便宜。

    美國(guó)ATI公司、瑞士ROS公司都推出具有程序控制功能的膜電極電化學(xué)臭氧分析儀。