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空氣中二氧化碳的測定方法
空氣中的二氧化碳的測定方法主要有非分散紅外線氣體分析法、氣相色譜法、容量滴定法等。
E.1 非分散 紅外線氣體分析法
E.1.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)
本方法主要依據(jù)GB/T18204.24 《公共場所空氣中二氧化碳測定方法》。
E.1.2 原理
二氧化碳對紅外線具有選擇性的吸收,在一定范圍內(nèi),吸收值與二氧化碳濃度呈線性關(guān)系。根據(jù)吸收值確定樣品二氧化碳的濃度。
E.1.3 測量范圍
0~0.5 %; 0~1.5 %兩檔。最低檢出濃度為0.01%。
E.1.4 試劑和材料
E.1.4.1 變色硅膠:在120℃下干燥2h;
E.1.4.2 無水氯化鈣:分析純;
E.1.4.3 高純氮?dú)猓杭兌?9.99%;
E.1.4.4 燒堿石棉:分析純;
E.1.4.5 塑料鋁箔復(fù)合薄膜采氣袋0.5L或1.0L;
E.1.4.6 二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣體(0.5%):貯于鋁合金鋼瓶中。
E.1.5 儀器和設(shè)備
二氧化碳非分散紅外線氣體分析儀。
儀器主要性能指標(biāo)如下:
測量范圍: 0~0.5 %; 0~1.5 %兩檔;
重現(xiàn)性:≤±1%滿刻度;
零點(diǎn)漂移:≤±3%滿刻度/4h;
跨度漂移:≤±3%滿刻度/4h;
溫度附加誤差:≤±2%滿刻度/10℃(在10℃~80℃);
一氧化碳干擾:1000mL/m3 CO ≤±2%滿刻度;
供電電壓變化時(shí)附加誤差:220V±10% ≤±2%滿刻度;
啟動時(shí)間:30min;
響應(yīng)時(shí)間:指針指示到滿刻度的90%的時(shí)間<15s。
E.1.6 采樣
用塑料鋁箔復(fù)合薄膜采氣袋,抽取現(xiàn)場空氣沖洗 3~4次,采氣0.5L或1.0L,密封進(jìn)氣口,帶回實(shí)驗(yàn)室分析。也可以將儀器帶到現(xiàn)場間歇進(jìn)樣,或連續(xù)測定空氣中二氧化碳濃度。
E.1.7 分析步驟
E.1.7.1 儀器的啟動和校準(zhǔn)
E.1.7.1.1 啟動和零點(diǎn)校準(zhǔn):儀器接通電源后,穩(wěn)定30min~1h,將高純氮?dú)饣蚩諝饨?jīng)干燥管和燒堿石棉過濾管后,進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。
E.1.7.1.2 終點(diǎn)校準(zhǔn):用二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣(如0.50%)連接在儀器進(jìn)樣口,進(jìn)行終點(diǎn)刻度校準(zhǔn)。
E.1.7.1.3 零點(diǎn)與終點(diǎn)校準(zhǔn)重復(fù) 2~3 次,使儀器處在正常工作狀態(tài)。
E.1.7.2 樣品測定
將內(nèi)裝空氣樣品的塑料鋁箔復(fù)合薄膜采氣袋接在裝有變色硅膠或無水氯化鈣的過濾器和儀器的進(jìn)氣口相連接,樣品被自動抽到氣室中,并顯示二氧化碳的濃度(%)。
如果將儀器帶到現(xiàn)場,可間歇進(jìn)樣測定。并可長期監(jiān)測空氣中二氧化碳濃度。
E.1.8 結(jié)果計(jì)算
樣品中二氧化碳的濃度,可從氣體分析儀直接讀出。
E.1.9 精密度和準(zhǔn)確度
E.1.9.1 重現(xiàn)性小于2%,每小時(shí)漂移小于6%。
E.1.9.2 準(zhǔn)確度取決于標(biāo)準(zhǔn)氣的不確定度(小于2%)和儀器的穩(wěn)定性誤差(小于6%)。
E.1.10 干擾和排除
室內(nèi)空氣中非待測組分,如甲烷、一氧化碳、水蒸氣等影響測定結(jié)果。紅外線濾光片的波長為4.26μm,二氧化碳對該波長有強(qiáng)烈的吸收;而一氧化碳和甲烷等氣體不吸收。因此,一氧化碳和甲烷的干擾可以忽略不計(jì);但水蒸氣對測定二氧化碳有干擾,它可以使氣室反射率下降,從而使儀器靈敏度降低,影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性,因此,必須使空氣樣品經(jīng)干燥后,再進(jìn)入儀器。
E.2氣相色譜法
E.2.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)
本方法主要依據(jù)GB/T18204.24 《公共場所空氣中二氧化碳測定方法》。
E.2.2 原理
二氧化碳在色譜柱中與空氣的其他成分完全分離后,進(jìn)入熱導(dǎo)檢測器的工作臂,使該臂電阻值的變化與參考臂電阻值的變化不相等,惠斯登電橋失去平衡而產(chǎn)生的信號輸出。在線性范圍內(nèi),信號大小與進(jìn)入檢測器的二氧化碳濃度成正比。從而進(jìn)行定性與定量測定。
E.2.3 測定范圍
進(jìn)樣3mL時(shí),測定濃度范圍是0.02%~0.6%,最低檢出濃度為0.014%。
E.2.4 試劑
E.2.4.1 二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣:濃度1%(鋁合金鋼瓶裝),以氮?dú)庾鞅镜讱猓?BR>E.2.4.2 高分子多孔聚合物:GDX-102, 60~80 目,作色譜固定相;
E.2.4.3 純氮?dú)猓杭兌?9.99%。
E.2.5 儀器與設(shè)備
E.2.5.1 氣相色譜儀:配備有熱導(dǎo)檢測器的氣相色譜儀;
E.2.5.2 注射器:2mL,5mL,10mL,20mL,50mL,100mL體積誤差<±1%;
E.2.5.3 塑料鋁箔復(fù)合膜采樣袋:容積 400~600 mL;
E.2.5.4 色譜柱:長3m、內(nèi)徑4mm不銹鋼管內(nèi)填充GDX-102高分子多孔聚合物,柱管兩端填充玻璃棉。新裝的色譜柱在使用前,應(yīng)在柱溫180℃、通氮?dú)?0mL/min條件下,老化12h,直至基線穩(wěn)定為止。
E.2.6 采樣
用橡膠雙聯(lián)球?qū)F(xiàn)場空氣打入塑料鋁箔復(fù)合膜采氣袋,使之漲滿后放掉。如此反復(fù)四次,最后一次打滿后,密封進(jìn)樣口,并寫上標(biāo)簽,注明采樣地點(diǎn)和時(shí)間等。
E.2.7 分析步驟
E.2.7.1 色譜分析條件
由于色譜分析條件常因?qū)嶒?yàn)條件不同而有差異,所以應(yīng)根據(jù)所用氣相色譜儀的型號和性能,制定能分析二氧化碳的最佳色譜分析條件。
E.2.7.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和測定校正因子
在作樣品分析時(shí)的相同條件下,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線或測定校正因子。
E.2.7.2.1 配制標(biāo)準(zhǔn)氣
在5支100mL注射器內(nèi),分別注入1%二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣體2mL、4mL、8mL、16mL、32mL,再用純氮?dú)庀♂屩?00mL,即得濃度為0.02%、0.04%、0.08%、0.16%、0.32%的氣體。另取純氮?dú)庾鳛榱銤舛葰怏w。
E.2.7.2.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線
每個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體,分別通過色譜儀的六通進(jìn)樣閥,量取3mL進(jìn)樣,得到各濃度的色譜峰和保留時(shí)間。每個(gè)濃度作三次,測量色譜峰高(峰面積)的平均值。以二氧化碳的濃度(%)對平均峰高(峰面積)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,并計(jì)算回歸線的斜率,以斜率的倒數(shù)Bg作樣品測定的計(jì)算因子。
E.2.7.2.3 測定校正因子
用單點(diǎn)校正法求校正因子。取與樣品空氣中含二氧化碳濃度相接近的標(biāo)準(zhǔn)氣體。按E.2.7.2.2項(xiàng)操作,測量色譜峰的平均峰高(峰面積)和保留時(shí)間。用下式計(jì)算校正因子。
式中:
f——校正因子;
c0——標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度,%;
h0——平均峰高(峰面積)。
E.2.7.3 樣品分析
通過色譜儀六通進(jìn)樣閥進(jìn)樣品空氣3mL,按E.2.7.2.2項(xiàng)操作,以保留時(shí)間定性,測量二氧化碳的峰高(峰面積)。每個(gè)樣品作三次分析,求峰高(峰面積)的平均值。并記錄分析時(shí)的氣溫和大氣壓力。高濃度樣品用純氮?dú)庀♂屩列∮?.3%,再分析。
E.2.8 結(jié)果計(jì)算
E.2.8.1 用標(biāo)準(zhǔn)曲線法查標(biāo)準(zhǔn)曲線定量,或用下式計(jì)算濃度。
c=h×Bg
式中:
c——樣品空氣中二氧化碳濃度,%;
h——樣品峰高(峰面積)的平均值;
Bg——由E.2.7.2.2項(xiàng)得到的計(jì)算因子。
E.2.8.2 用校正因子按下式計(jì)算濃度
c=h×f
式中:
c——樣品空氣中二氧化碳濃度,%;
h——樣品峰高(峰面積)的平均值;
f ——由E.2.7.2.3項(xiàng)得到的校正因子。
E.2.9 精密度和準(zhǔn)確度
E.2.9.1 重現(xiàn)性
二氧化碳濃度0.1%~0.2%時(shí),重復(fù)測定的變異系數(shù)為5%~3%。
E.2.9.2 回收率
二氧化碳濃度在0.02%~0.4%時(shí),回收率為90%~105%,平均回收率為99%。
E.2.10 干擾和排除
由于采用了氣相色譜分離技術(shù),空氣、甲烷、氨、水和二氧化碳等均不干擾測定。
A.9 容量滴定法
E.3.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)
本方法主要依據(jù)GB/T18204.24 《公共場所空氣中二氧化碳測定方法》。
E.3.2 原理
用過量的氫氧化鋇溶液與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鋇沉淀,采樣后剩余的氫氧化鋇用標(biāo)準(zhǔn)乙二酸溶液滴定至酚酞試劑紅色剛褪。由容量法滴定結(jié)果除以所采集的空氣樣品體積,即可測得空氣中二氧化碳的濃度。
E.3.3 測定范圍
當(dāng)采樣體積為5L時(shí),可測濃度范圍0.001%~0.5%;最低檢出濃度為0.001%。
E.3.4 試劑和材料
E.3.4.1 吸收液
E.3.4.1.1 稀吸收液(用于空氣二氧化碳濃度低于0.15%時(shí)采樣):稱取1.4g氫氧化鋇[Ba(OH) 2?8H2O]和0.08g氯化鋇(BaCl2?2H2O)溶于800mL水中,加入3mL正丁醇,搖勻,用水稀釋至1000mL。
E.3.4.1.2 濃吸收液(用于空氣二氧化碳濃度在0.15%~0.5%時(shí)采樣):稱取2.8g氫氧化鋇[Ba(OH) 2?8H2O]和0.16g氯化鋇(BaCl2?2H2O)溶于800mL水中,加入3mL正丁醇,搖勻,用水稀釋至1000mL。
上述兩種吸收液應(yīng)在采樣前兩天配制,貯瓶加蓋,密封保存,避免接觸空氣。采樣前,貯液瓶塞接上鈉石灰管,用虹吸收管將吸收液吸至吸收管內(nèi)。
E.3.4.2 草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取0.5637g草酸(H2C2O4?2H2O),用水溶解并稀釋至1000mL,此溶液1mL相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀況(0℃,101.325kPa)0.1mL二氧化碳。
E.3.4.3 酚酞指示劑
E.3.4.4 正丁醇
E.3.4.5 純氮?dú)猓兌?9.99%)或經(jīng)堿石灰管除去二氧化碳后的空氣。
E.3.5 儀器和設(shè)備
E.3.5.1 空氣采樣器;
E.3.5.2 50mL多孔玻璃板吸收管;
E.3.5.3 酸式滴定管:50mL;
E.3.5.4 碘量瓶:125mL。
E.3.6 采樣
取一個(gè)吸收管(事先應(yīng)充氮或充入鈉石灰處理的空氣)加入50mL氫氧化鋇吸收液,以0.3L/min流量,采樣 5~10 min,采樣前后,吸收管的進(jìn)、出口均用乳膠管連接以免空氣進(jìn)入。
E.3.7 分析步驟
采樣后,吸收管送實(shí)驗(yàn)室,取出中間砂芯管,加塞靜置3h,使碳酸鋇沉淀完全,吸取上清液25mL于碘量瓶中(碘量瓶事先應(yīng)充氮或充入經(jīng)堿石灰處理的空氣),加入2滴酚酞指示劑,用草酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至溶液由紅色變?yōu)闊o色,記錄所消耗的草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。同時(shí)吸取25mL未采樣的氫氧化鋇吸收液作為空白滴定,記錄所消耗的草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(mL)。
E.3.8 結(jié)果計(jì)算
E.3.8.1 將采樣體積按4.7.7換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下采樣體積。
E.3.8.2 空氣中二氧化碳濃度按下式計(jì)算:
式中:
c——空氣中二氧化碳濃度,%;
a——樣品滴定所用草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL;
b——空白滴定所用草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL;
V0——換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積,mL。
E.3.9 靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度
E.3.9.1 靈敏度
樣品溶液每消耗1mL標(biāo)準(zhǔn)草酸溶液,相當(dāng)于0.1mL二氧化碳(標(biāo)準(zhǔn)狀況0℃,101.325kPa)。
E.3.9.2 精密度和準(zhǔn)確度
對含二氧化碳0.04%~0.27%的標(biāo)準(zhǔn)氣體的回收率為97%~98%,重復(fù)測定的變異系數(shù)為 2%~4 %。
E.3.10 干擾及排除
空氣中二氧化硫、氮氧化物及乙酸等酸性氣體對本法的吸收液產(chǎn)生中和反應(yīng),但一般室內(nèi)空氣二氧化碳濃度在500mg/m3以上,相比之下,空氣中上述酸性氣體濃度要低得多,即使空氣中二氧化硫濃度超過0.15mg/m3的100倍,并假設(shè)它全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩,對本法所引起的干擾不到5%。
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