《安全監(jiān)測監(jiān)控技術及應用(4-7)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《安全監(jiān)測監(jiān)控技術及應用(4-7)（51頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、,*,第四章：常用的安全檢測方法,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,4.7.1,二氧化硫的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,4.7.1,二氧化硫的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,1,）電導率法,2,）吸光光度法,硫酸,+,過氧化氫,二氧化硫,電導率增加,電導率與二氧化硫的濃度有定量關系,P,品紅堿甲醛水溶液,碘,淀粉溶液,二氧化硫,二氧化硫,成色,退色,光度變化,光度與二氧化硫濃度有定量關系,4.7.2,二氧化氮的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,4.7.2,二氧化氮的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,扎爾茲曼法,扎爾茲曼溶劑,NO,2,吸光光度法檢測,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,
2、4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,1,）紅外吸收法,多原子分子，在受到,紅外線照射,時，會在特定波長范圍內顯示出,吸收光譜,現(xiàn)象。吸收光譜只與分子的結構有關，吸收強度服從,朗伯,貝爾,定律。,朗伯,貝爾,定律：被測物質溶液在一定濃度范圍內對于一定波長的單色光的吸光度與溶液中被測物質的濃度和溶液層厚度的乘積成正比。,只要測出透過物質的紅外線強度，就可以測定分子的濃度。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,1,）紅外吸收法,分散型,：利用棱鏡等分光元件來取單一波長的紅外線,分辨率高、可有效消除背景噪聲、價格高,非分散型,：利用濾光片透過特定波長的紅外線,靈敏度
3、高、結構簡單、工作穩(wěn)定、價格較低,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,1906,年，俄國植物學家,Tswett,發(fā)表了他的實驗結果，他為了分離植物色素，將植物綠葉的石油醚提取液倒入裝有碳酸鈣粉末的玻璃管中，并用石油醚自上而下淋洗，由于不同的色素在碳酸鈣顆粒表面的吸附力不同，隨著淋洗的進行，不同色素向下移動的速度不同，形成一圈圈不同顏色的色帶，使各色素成分得到了分離。他將這種分離方法命名為,色譜法,。,在此后的,20,多年里，幾乎無人問津這一技術。到了,1931,年，,Kuhn,等用同樣的方法成功地分離了胡蘿卜素和葉黃素，從此，色譜法開始為人們所重視，此后，相
4、繼出現(xiàn)了各種色譜方法。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的優(yōu)點,：,分離效率高。幾十種甚至上百種性質類似的化合物可在同一根色譜柱上得到分離，能解決許多其他分析方法無能為力的復雜樣品分析；,分析速度快。一般而言，色譜法可在幾分鐘至幾十分鐘的時間內完成一個復雜樣品的分析；,檢測靈敏度高。隨著信號處理和檢測器制作技術的進步，不經過預濃縮可以直接檢測,10,-9,g,級的微量物質。如采用預濃縮技術，檢測下限可以達到,10,-12,g,數(shù)量級；,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,樣品用量少。一次分析通常只需數(shù)納升至數(shù)微升
5、的溶液樣品；,選擇性好。通過選擇合適的分離模式和檢測方法，可以只分離或檢測感興趣的部分物質；,多組分同時分析。在很短的時間內（,20min,左右），可以實現(xiàn)幾十種成分的同時分離與定量；,易于自動化?，F(xiàn)在的色譜儀器已經可以實現(xiàn)從進樣到數(shù)據(jù)處理的全自動化操作。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的缺點,： 定性能力較差。,為克服這一缺點，已經發(fā)展起來了色譜法與其他多種具有定性能力的分析技術的聯(lián)用。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的定義,：,固定相,（,stationary phase,）： 在色譜分離中固定
6、不動、對樣品產生保留的一相。,流動相,（,mobile phase,）： 與固定相處于平衡狀態(tài)、帶動樣品向前移動的另一相。,色譜法,： 又稱色層法或層析法，是一種物理化學分析方法，它利用不同溶質（樣品）與固定相和流動相之間的作用力（分配、吸附、離子交換等）的差別，當兩相做相對移動時，各溶質在兩相間進行多次平衡，使各溶質達到相互分離。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的分類,：,色譜類型,流動相,主要分析對象,氣相色譜法,氣體,揮發(fā)性有機物,液相色譜法,液體,可以溶于水或有機溶劑的各種物質,超臨界流體色譜法,超臨界流體,各種有機化合物,電色譜法,緩沖
7、溶液、電場,離子和各種有機化合物,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的基本原理,：,死時間,(dead time),： 在色譜柱中無保留的溶質從進樣器隨流動相到達檢測器所需要的時間，通常用,t,0,表示。,溶質保留時間（,solute retention time,）,： 或稱真實保留時間，是溶質因與固定相作用在色譜柱中所停留的時間，它不包含死時間，通常用,t,S,表示。,保留時間（,retention time,）,： 是,t,S,與,t,0,之和，通常用,t,R,表示。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜
8、法的基本原理,：,容量因子（,capacity factor,）,：,溶質離子與色譜柱填料相互作用強度的直接量度，由下式定義：,式中,V,R,和,V,0,分別為總保留體積和空保留體積。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的基本原理,：,高斯（,Gaussian,）曲線,： 在理想情況下，色譜峰的形狀可以近似地用高斯曲線描述。圖中,為標準偏差（拐點處的半峰寬），,h,為最大峰高，,w,為峰寬。,Y,0,=h,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的基本原理,：,不對稱因子（,asymmetry,）,： 在實際的色
9、譜過程中，很少符合高斯分布，具有一定的不對稱性。,定義,A,s,來定量地表示色譜峰的不對稱程度，將,10,峰高處前半峰的寬度設為,a,， 同高度處后半峰的寬度設為,b,，將,b,與,a,的比值定義為不對稱因子,A,s,，即：,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的基本原理,：,拖尾峰（,tailing peak,）,： 當,A,s,大于,1,時，色譜峰的形狀是前半部分信號增加快，后半部分信號減少慢。引起峰拖尾的主要原因是溶質在固定相中存在吸附作用，因此，拖尾峰也稱為吸附峰。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法
10、的基本原理,：,伸舌峰（,leading peak,或,fronting peak,）,： 當,A,s,小于,1,時，色譜峰是前半部分信號增加慢，后半部分信號減小快。因為伸舌峰主要是固定相不能給溶質提供足夠數(shù)量合適的作用位置，使一部分溶質超過了峰的中心，即產生了超載，所以也稱超載峰。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的基本原理,：,分離度,：兩個相鄰色譜峰的分離度,R,（,resolution,）定義為兩峰保留時間差與兩峰峰底寬平均值之商，即：,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜法的基本原理,：,選擇性系數(shù)
11、,：,兩個組分達到分離的一個決定性參數(shù)就是兩組分的相對保留值，將其定義為兩個色譜峰真實保留時間,之比，稱作選擇性系數(shù),，即：,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,氣相色譜儀流程,：,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,氣相色譜儀流程,：,減壓閥,：圖中,7,是高壓氣瓶與減壓閥的連接口，氣體經針閥,4,進入裝有調節(jié)隔膜的出口腔,5,，出口壓力是靠調節(jié)手柄,1,調節(jié)。順時針擰緊，針閥逐漸打開，出口壓力升高；反時針旋松，出口壓力減小。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,氣相色譜儀流程,：,穩(wěn)
12、壓閥,：旋轉調節(jié)手柄，即可通過彈簧將針閥,2,旋到一定的開度，當壓力達到一定值時就處于平衡狀態(tài)，當氣體進口壓力,稍有增加時，,處的壓力也增加，波紋管就向右移動，并帶動三根連動閥桿也向右移動，使閥開度變小，使出口壓力,維持不變，反之亦然。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,氣相色譜儀流程,：,閥進樣器,：,六通閥進樣器，在采樣位置時，載氣經,1,流入，直接從,2,流出，到達色譜柱，氣體樣品從進樣口,5,流入到接在通道,3,和,6,上的定量管,7,中，并從通道,4,流出。當六通閥從采樣位置旋轉 至進樣位置時，載氣經,1,和,6,通道與定量管,7,連通，將定量管
13、中的樣品從通道,3,和,2,帶至色譜柱中。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,氣相色譜儀流程,：,熱導檢測器,：基于載氣和樣品的導熱系數(shù)的差異，并用惠斯登電橋檢測。,由于,A,、,C,室和,B,、,D,室的電阻變化造成惠斯登電橋的不平衡，從而有輸出電壓，電壓（或電流）的大小與樣品的濃度成正比。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,氣相色譜儀流程,：,氫火焰離子化檢測器,：含碳有機物在氫火焰中燃燒時，產生化學電離，發(fā)生下列反應：,CH + O - CHO,+,+ e,CHO+ + H,2,O - H,3,O+,+,CO,在
14、電場作用下，正離子被收集到負極，產生電流。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,氣相色譜技術,：,填充柱氣相色譜,：,柱管通常為長,，內徑,的不銹鋼管，為節(jié)省柱溫箱空間而將柱管彎成環(huán)狀。在管內壁涂漬液體物質,（,氣,-,液色譜,）,或在管內填充固體吸附劑,（,氣,-,固色譜,）。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜定性分析,：,保留時間定性,：如果在相同色譜條件下，未知物的保留時間與標準物質相同，則可初步認為它們?yōu)橥晃镔|。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜定性分析,：,利
15、用不同檢測方法定性,：同一樣品可以采用多種檢測方法檢測，如果待測組分和標準物在不同的檢測器上有相同的響應行為，則可初步判斷兩者是同一種物質。,柱前或柱后化學反應定性,：在色譜柱后裝,T,型分流器，將分離后的組分導入官能團試劑反應管，利用官能團的特征反應定性。也可在進樣前將被分離化合物與某些特殊反應試劑反應生成新的衍生物，于是，該化合物在色譜圖上的出峰位置或峰的大小就會發(fā)生變化甚至不被檢測。由此得到被測化合物的結構信息。,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,色譜定性分析,：,與其他儀器聯(lián)用定性,：將具有定性能力的分析儀器如質譜（,MS,）、紅外（,IR,）、原
16、子吸收光譜（,AAS,）、原子發(fā)射光譜（,AES,，,ICP-AES,）等儀器作為色譜儀的檢測器即可獲得比較準確的定性信息。,（,1,）峰高,（,h,）,乘半峰寬,（,Y,1/2,）,法：,近似將色譜峰當作等腰三角形。此法算出的面積是實際峰面積的,0.94,倍：,A,= 1.064,h,Y,1/2,（,2,）峰高乘平均峰寬法：,當峰形不對稱時，可在峰高,0.15,和,0.85,處分別測定峰寬，由下式計算峰面積：,A,=,h,（,Y,0.15,+,Y,0.85,）,/ 2,（,3,）峰高乘保留時間法：,在一定操作條件下，同系物的半峰寬與保留時間成正比，對于難于測量半峰寬的窄峰、重疊峰（未完全重疊
17、），可用此法測定峰面積：,A,=,hbt,R,（,4,）自動積分和微機處理法,峰面積的測量,：,4.7.3,一氧化碳的檢測,2,）氣相色譜法,色譜定量分析,：,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,試樣中各組分質量與其色譜峰面積成正比，即：,m,i,=,f,i,A,i,絕對校正因子,：比例系數(shù),f,i,，單位面積對應的物質量：,f,i,=,m,i,/,A,i,定量校正因子與檢測器響應值成倒數(shù)關系：,f,i,= 1 /,S,i,相對校正因子,f,i,：即組分的絕對校正因子與標準物質的絕對校正因子之比。,定量校正因子,：,4.7.3,一氧化碳的檢測,色譜定量分析,：,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法
18、,常用的幾種定量方法,（,1,）,歸一化法：,特點及要求：,歸一化法簡便、準確；,進樣量的準確性和操作條件的變動對測定結果影響不大；,僅適用于試樣中所有組分全出峰的情況,。,（,2,）,外標法,外標法也稱為標準曲線法。,直接比較法： 將未知樣品中某一物質的峰面積與該物質的標準品的峰面積直接比較進行定量。通常要求標準品的濃度與被測組分濃度接近，以減小定量誤差。,標準曲線法： 將被測組分的標準物質配制成不同濃度的標準溶液，經色譜分析后制作一條標準曲線，即物質濃度與其峰面積（或峰高）的關系曲線。根據(jù)樣品中待測組分的色譜峰面積（或峰高），從標準曲線上查得相應的濃度。標準曲線的斜率與物質的性質和檢測器的
19、特性相關，相當于待測組分的校正因子。,（,2,）,外標法,特點及要求：,外標法不使用校正因子，準確性較高,;,操作條件變化對結果準確性影響較大,;,對進樣量的準確性控制要求較高，適用于大批量試樣的快速分析。,內標法是將已知濃度的標準物質（內標物）加入到未知樣品中去，然后比較內標物和被測組分的峰面積，從而確定被測組分的濃度。由于內標物和被測組分處在同一基體中，因此可以消除基體帶來的干擾。而且當儀器參數(shù)和洗脫條件發(fā)生非人為的變化時，內標物和樣品組分都會受到同樣影響，這樣消除了系統(tǒng)誤差。,當對樣品的情況不了解、樣品的基體很復雜或不需要測定樣品中所有組分時，采用這種方法比較合適。,（,3,）,內標法,
20、內標物應滿足的要求：,在所給定的色譜條件下具有一定的化學穩(wěn)定性；,在接近所測定物質的保留時間內洗脫下來；,與兩個相鄰峰達到基線分離；,物質特有的校正因子應為已知的或者可測定；,與待測組分有相近的濃度和類似的保留行為；,具有較高的純度。,（,3,）,內標法,內標法特點,(1),內標法的準確性較高，操作條件和進樣量的稍許變動對定量結果的影響不大。,(2),每個試樣的分析，都要進行兩次稱量，不適合大批量試樣的快速分析。,(3),若將內標法中的試樣取樣量和內標物加入量固定，則：,標準加入法,：,取等量樣品若干份，加入不同濃度的待測組分的標準溶液進行色譜分析，以加入的標準溶液的濃度為橫坐標，峰面積為縱坐
21、標繪制工作曲線。樣品中待測組分的濃度 即為工作曲線在橫坐標延長線上的交點到坐標原點的距離。由于待測組分以及加入的標準溶液處在相同的樣品基體中，,因此，這種方法可以消除基體干擾。但是，由于對每一個樣品都要配制三個以上的、含樣品溶液和標準溶液的混合溶液，因此，這種方法不適于大批樣品的分析。,（,4,）,標準加入法,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,2,）氣相色譜法,氣相色譜的應用,：,應用領域,分析對象舉例,環(huán)境,水樣中芳香烴，殺蟲劑，除草劑，水中銻形態(tài),石油,原油成分、汽油中各種烷烴和芳香烴,化工,噴氣發(fā)動機燃料中烴類，石蠟中高分子烴,食品、水果、蔬菜,植物精煉油中各種烯烴、
22、醇和酯，亞硝胺，香料中香味成分，人造黃油中的不飽和十八酸，牛奶中飽和和不飽和脂肪酸,生物,植物中萜類，微生物中胺類、脂肪酸類、脂肪酸酯類,醫(yī)藥,血液中汞形態(tài)、中藥中揮發(fā)油,法醫(yī)學,血液中酒精，尿中可卡因、安非他命，奎寧及其代謝物，火藥成分，縱火樣品中的汽油,4.7.3,一氧化碳的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,3,）氣敏電阻,氣敏電阻器特性：是一種對特殊氣體敏感的元件，它可以將被測氣體的濃度和成分信號轉變?yōu)橄鄳碾娦盘枴?電路中文字符號： 用“,R”,或”,RG”,表示。 氣敏電阻器結構特點：通常采用氧化錫（,SnO,2,）等金屬氧化物材料制成。 氣敏電阻器的種類： ,N,型氣敏電阻器：在檢測
23、到甲烷、一氧化碳、天然氣、煤氣、液化石油氣、乙烷、氫氣等氣體時，其電阻值將減小。 ,P,型氣敏電阻器：在檢測到可燃氣體時，其電阻值將增大；而在檢測到氧氣、氯氣及二氧化氮等氣體時，其電阻值將減小。 氣敏電阻器的應用：它廣泛應用于各種可燃氣體、有毒氣體和煙霧等方面的檢測及自動控制。,4.7.4,碳氫化合物的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,1,）氣相色譜,2,）紅外吸收法,4.7.5,氯及氯化氫的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,吸光光度法,鄰聯(lián)甲苯胺,+cl,2,黃色,4.7.5,氟化氫的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,1,）粒子電極法,2,）濾紙熒光法,氟粒子電極：氟化鑭單晶體敏感膜,碳酸鈉溶液,
24、+F,-,F,-,的濃度與電極上的電勢成函數(shù)關系。,10,-10,8,羥喹啉鎂鹽的乙醇溶液涂于帶狀濾紙上,+F,-,紫外線照射,熒光減弱,qiangkuilin,4.7.6,氧化劑的檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,1,）吸光光度法,2,）電量法,碘化鉀,+,溴（,xiu,）化鉀,混合吸收液,通電,2H,+,+2e=H,2,極化，電流為,0,。,吸收被測氣體,2I,-,2e+I,2,I,2,+H,2,=2HI,去極化，電流大小與氧化物濃度有關。,4.7.6,臭味及其檢測,4.7,氣態(tài)污染物的檢測,臭味單位，用,O,表示。,某一氣體的臭味單位數(shù)值,N,O,：,4.8,液態(tài)污染物的檢測,4.8.1,水質中非重金屬的檢測,4.8,液態(tài)污染物的檢測,鈣、鎂鹽。,電導率法,溫度對電導率有較大影響，因此采用,25,度為標準溫度。,檢測時，先測出液體溫度,t,，然后測出其電導率,K,1,，用下式轉換為標準溫度：,溫度系數(shù)，標準溫度為,25,度時，,=,0.2,4.8.1,水質中非重金屬的檢測,4.8,液態(tài)污染物的檢測,電極法測電導率,感應電磁法測電導率,
安全監(jiān)測監(jiān)控技術及應用(4-7)
