原理
用甲醛缓冲液吸收气样中二氧化硫,生成羟基磺酸加成化合物,然后加入氢氧化钠溶液,使加成化合物分解释放出SO2,SO2再与盐酸副玫瑰苯胺反应生成紫红色络合物,用分光光度法定量测定。该方法具有灵敏度高、准确度高、样品采集稳定性好等优点,但操作条件要求严格。主要干扰物为氮氧化物、臭氧、重金属等,加入氨基磺酸胺可消除氮氧化物干扰,加入磷酸和乙二酸四乙酸钠可消除重金属的干扰。
材料与仪器
空气
氢氧化钠 环己二胺四乙酸(CDTA) 甲醇 邻苯二甲酸氢钾 氨基磺酸 碘 碘化钾 淀粉 碘酸钾 硫代硫酸钠 无水碳酸钠 亚硫酸钠 冰醋酸 乙二酸四乙酸二钠 盐酸 甲醛 盐酸副玫瑰苯胺 浓磷酸。
分光光度计 多孔玻璃板吸收管 具塞比色管 水浴锅 空气采样器
氢氧化钠 环己二胺四乙酸(CDTA) 甲醇 邻苯二甲酸氢钾 氨基磺酸 碘 碘化钾 淀粉 碘酸钾 硫代硫酸钠 无水碳酸钠 亚硫酸钠 冰醋酸 乙二酸四乙酸二钠 盐酸 甲醛 盐酸副玫瑰苯胺 浓磷酸。
分光光度计 多孔玻璃板吸收管 具塞比色管 水浴锅 空气采样器
步骤
一、仪器
(1)分光光度计;
(2)多孔玻璃板吸收管,10 mL的用于短时采样,50 mL的用于24h采样;
(3)10 mL具塞比色管;
(4)水浴锅
(5)空气采样器
二、药品
氢氧化钠,环己二胺四乙酸(CDTA),甲醇,邻苯二甲酸氢钾,氨基磺酸,碘,碘化钾,淀粉,碘酸钾,硫代硫酸钠,无水碳酸钠,亚硫酸钠,冰醋酸,乙二酸四乙酸二钠(EDTA-2Na),盐酸,甲醛,盐酸副玫瑰苯胺,85%浓磷酸。
三、试剂
1. 5 mol/L NaOH溶液。
2. 0.005 mol/L环己二胺四乙酸二钠(CDTA-2Na)溶液:称取1.82 g CDTA,加入1.5 mol/l的NaOH溶液6.5 mL用水稀释至100 mL。
3. 甲醛缓冲吸收贮备液:吸取36%~38%的甲醇溶液5.5 mL,CDTA-2Na溶液(试剂2) 20.00 mL,称取2.04 g邻苯二甲酸氢钾,溶于少量水中,将上述三种溶液合并,再用水稀释至100 mL,贮于冰箱中,可保存一年。
4. 甲醛缓冲吸收使用液:用水将甲醛缓冲吸收贮备液稀释100倍即可,临用时配制。
5. 6.0 g/L的氨基磺酸钠溶液:称取0.60 g氨基磺酸(H2NSO3H),置于100 mL容量瓶中,加4.0 mL NaOH溶液(试剂1),用水稀释至标线,摇匀,密封保存,可用10天。
6. 碘贮备液:称取12.7 g碘(I2)于烧杯中,加入40.0 g碘化钾和25 mL水,搅拌到完全溶解,转入至1 000 mL容量瓶中,稀释至标线,摇匀,贮于棕色瓶中。
7. 碘溶液:取碘贮备液250 mL,用水稀释至500 mL,贮于棕色瓶中。
8. 0.5g/100 mL的淀粉溶液:称取0.5 g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,慢慢到入100 mL沸水中,继续煮沸至溶液澄清,冷却后贮于试剂瓶中。临用时配制。
9. 碘酸钾标准溶液(CKIO3=0.1000 mol/L:称取经110℃烘干2 h的优级纯碘酸钾3.5667 g,溶于水后移至1 000 mL容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀。
10. 1.2 mol/l的HCl溶液。
11. 硫代硫酸钠标准贮备溶液(C≈0.1 mol/L):称取25.0硫代硫酸钠(NaS2O3·5H2O)溶于1 000 mL新煮沸并冷却的蒸馏水中,加入0.2 g无水碳酸钠,贮于棕色瓶中,放置1周后标定其浓度,若溶液呈浑浊,必须过滤。用碘酸钾标准溶液(试剂9)标定。硫代硫酸钠标准溶液的标定:吸取3份10.00 mL碘酸钾标准溶液(试剂9),分别置于250 mL碘量瓶中,加70 mL新煮沸并冷却的蒸馏水,加1.0 g碘化钾固体,振摇至完全溶解。加10.00 mL 1.2 mol/l的HCl溶液,立即盖好瓶盖,摇匀,置于暗处5 min后,用硫代硫酸钠标准溶液(试剂10),滴定至浅黄色时加入2 mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好褪去为止,按下式计算硫代硫酸钠标准溶液的浓度。
C(NaS2O3)=0.1000×10.00/V
式中:
V——滴定所消耗硫代硫酸钠溶液的体积,mL;
C——硫代硫酸钠溶液的浓度,mol/l。
12. 硫代硫酸钠标准使用溶液:将标硫代硫酸钠贮存液用新煮沸并已冷却的水稀释10 倍即可。
13. 0.05 g/mL 的EDTA-2Na 溶液:称取0.25 g EDTA-2Na 溶于500 mL 新煮沸并冷却的蒸馏水中,临用时配制。
14. 二氧化硫标准溶液(320~400 ug/mL):称取0.2000 g 亚硫酸钠(Na2SO3),溶于200 mL EDTA-2Na 溶液中,缓缓摇匀以防止充氧,放置2~3 小时后,标定此溶液浓度。
二氧化硫标准溶液的标定: 吸取3份20.00 mL二氧化硫标准溶液(试剂14),分别置于250 mL碘量瓶中,加50 mL新煮沸并冷却的蒸馏水,加20.00 mL碘溶液(试剂7)及1 mL冰醋酸,盖上塞子摇匀,置于暗处5 min后,用已标定的硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色时加2 mL淀粉溶液,继续滴定兰色刚好消失为终点,记录硫代硫酸钠溶液消耗的体积V(mL)。另取三份EDTA-2Na溶液20 mL,用相同的方法进行空白试验,记录空白试验消耗的硫代硫酸钠溶液消耗的体积V0(mL)。平行测定所消耗硫代硫酸钠溶液体积之差不应大于0.04 mL,取平均值,按下式计算二氧化硫标准溶液浓度。
C(SO2)=(V0-V)×C(Na2S2O3)×100/32.02
式中:
C(SO2)——二氧化硫标准溶液质量浓度,ug/mL;
V0——空白滴定耗硫代硫酸钠溶液的体积,mL;
V——滴定二氧化硫标准溶液所耗硫代硫酸钠溶液的体积,mL;
C(Na2S2O3)——硫代硫酸钠溶液浓度,mol/l;
32.02——二氧化硫(1/2SO2)摩尔质量,g/mol。
当标定了二氧化硫准确浓度后,立即用吸收液稀释为含10.00 ug/mL的二氧化硫的标准溶液贮备液,临用时再用吸收液稀释为1.00 ug/mL。保存在5℃的冰箱中,10.00 ug/mL的二氧化硫的标准溶液贮备液可稳定6个月;1.00 ug/mL的二氧化硫的标准溶液
可稳定1个月。
(15)0.20g/100 mL副玫瑰苯胺(PRA,即副品红)贮备液。
(16)0.05 g/100 mL副玫瑰苯胺PRA溶液:取25.00 mL上述溶液于100 mL容量瓶中,加30mL 85%的浓磷酸,12mL浓盐酸,用水稀释至标线,避光密封放置过夜后使用。
四、测定步骤
1. 标准曲线的绘制
取14支10 mL具塞比色管分A、B两组,每组7支,分别编号。A组按表1配制标准溶液系列。A组各管分别加入0.5 mL氨基磺酸钠溶液(试剂5)和0.5 mLNaOH溶液(试剂1),混匀;B组各管分别加入1 mL PRA溶液(试剂15),再将A组各管溶液逐管迅速全部对号到入盛有PRA溶液的B管中,立即塞上塞子混匀,放入恒温水浴中显色(显色温度与室温之差不应超过3℃),根据不同季节和环境条件按表2选择显色温度与时间。在波长577 nm处,用1 cm比色皿,以水为参比溶液测量吸光度,用最小二乘法计算校
取14支10 mL具塞比色管分A、B两组,每组7支,分别编号。A组按表1配制标准溶液系列。A组各管分别加入0.5 mL氨基磺酸钠溶液(试剂5)和0.5 mLNaOH溶液(试剂1),混匀;B组各管分别加入1 mL PRA溶液(试剂15),再将A组各管溶液逐管迅速全部对号到入盛有PRA溶液的B管中,立即塞上塞子混匀,放入恒温水浴中显色(显色温度与室温之差不应超过3℃),根据不同季节和环境条件按表2选择显色温度与时间。在波长577 nm处,用1 cm比色皿,以水为参比溶液测量吸光度,用最小二乘法计算校
准回归方程:
Y=bx+a
式中: Y——(A-A0)标准溶液吸光度A与空白吸光度A0之差;
X——二氧化硫含量,ug;
b——回归方程斜率;
a——回归方程截距(一般要求0.005)。
表1 二氧化硫标准溶液系列
表2 显色温度与时间的选择
2. 样品的测定
样品溶液在测定前如有浑浊物,则应离心分离除去;样品应放置20 min以使臭氧分解。
样品溶液在测定前如有浑浊物,则应离心分离除去;样品应放置20 min以使臭氧分解。
(1)短时间采样的测定
将吸收管中样品溶液全部移入10 mL比色管中,用吸收液稀释至标线,加0.5 mL氨基磺酸钠溶液(试剂5),混匀,放置10 min以除去氮氧化物干扰,以下步骤同标准曲线的制作。 如样品吸光度超过校准上限,则可用试剂空白液稀释,在数分钟内测其吸光度,但稀释倍数不得大于6。
将吸收管中样品溶液全部移入10 mL比色管中,用吸收液稀释至标线,加0.5 mL氨基磺酸钠溶液(试剂5),混匀,放置10 min以除去氮氧化物干扰,以下步骤同标准曲线的制作。 如样品吸光度超过校准上限,则可用试剂空白液稀释,在数分钟内测其吸光度,但稀释倍数不得大于6。
(2) 连续24小时采样的测定
将吸收瓶中样品溶液移入50 mL容量瓶,用少量吸收液洗涤吸收瓶,倒入容量瓶中,再用吸收液稀释至标线。吸取适量样品溶液(视浓度高低取2~10 mL)于10 mL比色管中,再用吸收液稀释至标线,加0.5 mL氨基磺酸钠溶液(试剂5),混匀,放置10 min以除去氮氧化物干扰,以下步骤同标准曲线的制作。
将吸收瓶中样品溶液移入50 mL容量瓶,用少量吸收液洗涤吸收瓶,倒入容量瓶中,再用吸收液稀释至标线。吸取适量样品溶液(视浓度高低取2~10 mL)于10 mL比色管中,再用吸收液稀释至标线,加0.5 mL氨基磺酸钠溶液(试剂5),混匀,放置10 min以除去氮氧化物干扰,以下步骤同标准曲线的制作。
五、结果计算
C(SO2)=〔(A-A0)×Bs/V0〕×(Vt/Va)
式中:
C(SO2)——SO2的含量,mg/m3;
A——样品溶液吸光度;
A0——试剂空白溶液吸光度;
Bs——校正因子,即单位吸光度对应的SO2的毫克数,ug/A;
Vt——样品溶液总体积,mL;
Va——测定时所取样品的总体积,mL;
V0——换算成标准状况下(0℃,101.325 KPa)的采样体积,L。
注意事项
1. 二氧化硫浓度的计算要求保留小数点后3位。
2. 正确掌握此标准的显色温度和时间,特别在25~30°C条件下严格控制反应条件是关键。
3. 当空气中的Mn2+含量大于1 ug/10mL或Cr6+大于0.3 ug/10mL时会发生干扰,此时增大碱量即可消除影响。
4. 配制二氧化硫溶液时加入EDTA-2Na溶液的目的是稳定亚硫酸根,因为SO32-被水中溶解氧氧化时受试剂及水中微量Fe3+催化作用而加快,EDTA络合Fe3+,催化作用减小,SO32-浓度较稳定。
5. PRA不纯时干扰显色,显色剂PRA溶液加入方式要倒加,即A管组倒入已加PRA的B管组,否则精密度差,但若采用可调定量加液器,按规定将PRA溶液吸收后直接加压挤射入样品溶液中,可使碱性样品在瞬间转变为适宜显色反应的强酸性溶液测定也可
以。
6. Cr6+能使紫红色络合物褪色,产生负干扰,所以尽量避免使用铬酸洗液洗涤器皿,若已洗要用(1+1)盐酸浸泡1小时,用水充分洗涤,除去Cr6+。
7. 为使每个比色管中溶液显色时间接近,加PRA时,每加3份溶液,间歇3分钟,依次进行。
8. 标定硫代硫酸钠溶液时,指示剂不宜加得过早,否则造成实验误差使结果偏低。
常见问题
一、简介
二氧化硫是含硫化合物中典型的大气污染物,它来源于煤和石油等燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼、硫酸等化工产品生产废气的排放等。据估计地球中1/3的二氧化硫是通过化石燃料燃烧排放的。二氧化硫通过呼吸进入气管,对局部组织产生刺激和腐蚀作用,
特别是当它与烟尘等气溶胶共存时,可加重呼吸道黏膜的损害。二氧化硫通常还是构成酸雨的主要物质。
二氧化硫的国家标准监测方法有两种,两种方法都是采用盐酸副玫瑰苯胺比色法,只是吸收液不同。一种使用四氯汞钾作吸收液,另一种使用甲醛缓冲液作吸收液。由于四氯汞钾吸收液毒性较大,不常用。甲醛缓冲液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法适用于于境空气中二氧化硫的测定, 当用10 mL吸收液采样30 L时, 最低检出限为0.007 mg/m3;当用50 mL吸收液连续采样24 h,采样300 L,最低检出限为0.003 mg/m3。
来源:丁香实验