檢氣管是将用适當試劑浸泡過的多孔顆粒狀載體填充於(yú)玻璃管中制成,當被測氣體以一定流速通過此管時,被測組分與試劑發生顯色反應,根據生成有色化合物的顔色深度或變色柱長度確(què)定被測組分的濃度。
檢氣管法适用於(yú)測定空氣中的氣态或蒸氣态物質,但不适合測定形成氣溶膠的物質。該方法具有現場使用簡便、測定快速、檢氣管便於(yú)攜帶並(bìng)有一定準確度等優點。每種檢氣管都有一定測定範圍、採氣體積、抽氣速率和使用期限,需嚴格按規定操作才能保證測定的準確度。
(一)載體的選擇與處理
載體的作用是将試劑吸附於(yú)它的表面,保證流過的氣體中的被測物質迅速與試劑發生顯色反應:爲此,載體應具備(bèi)下列性質:化學惰性;質地牢固又能被破碎成一定大小的顆粒;呈白色、多孔性或表面粗糙,以便於(yú)觀察。常用的載體有矽膠、素陶瓷、活性氧化鋁等。當需要表面積較大的載體時,可選用粗孔或中孔矽膠;如需表面積較小的載體,選用素陶瓷。它們的處理方法如下:
1.矽膠
市售矽膠含有各種無機和有機物雜質,需處理去除。其處理方法是*行破碎、過篩,選取40~60目、60~80目、80~100目的顆粒,将其分别置於(yú)帶回流裝置的燒瓶中,加(1+1)硫酸-硝酸混合酸至矽膠面以上1~2cm,在沸水浴上回流8~16h,冷卻後傾去酸液,洗去餘酸,再用沸蒸餾水浸泡、抽濾、洗滌,至浸泡過夜的蒸餾水pH在5以上且不含硫酸根離子爲止(用氯化鋇(bèi)溶液檢驗)。洗好的矽膠先在110℃烘箱内烘幹,使用前再視需要在溫度下活化,冷卻後裝瓶備用。
2.素陶瓷
将素陶瓷片破碎,篩選40~60目、60~80目、80~100目的顆粒,分别在燒杯中用自來水攪拌洗滌,吸去上層渾濁液,繼續洗滌至無渾濁後,再以蒸餾水洗至無氯離子爲止。若陶瓷上沾有油污等,需用(1+1)硫酸一硝酸混合酸在沸水浴上處理2~3h,再洗至無硫酸根離子爲止。洗淨的陶瓷顆粒用抽濾法濾去殘留水,於(yú)110℃烘幹,冷卻後裝瓶備(bèi)用。
(二)檢氣管的制備
1.試劑和載體粒度的選擇
供制備(bèi)填充載體的化學試劑(稱指示劑)應與待測物質顯色反應靈敏,這就要求一方面盡量選擇靈敏度高、選擇性好的試劑,另一方面需要控制試劑的用量和載體的粒度。增加試劑量可使變(biàn)色柱長度縮短或顔色加深,而載體顆粒大,則抽氣阻力小,變(biàn)色柱長度增大,但界線不清楚;載體顆粒小,則抽氣阻力大,變(biàn)色柱長度縮短,但界線清楚。因此,應通過實驗選擇粒度大小合适的載體。此外,爲防止試劑吸收水分而變(biàn)質,消除幹擾物質對測定的幹擾,還可以加入适當的保護劑。
2.填充載體的制備
先将試劑配成一定濃度的溶液,再将适量載體置於(yú)溶液中,不斷地進行攪拌,使載體表面均勻地吸附一層試劑溶液,然後,在适當的溫度(視試劑性質而定)下,用蒸發或減壓蒸發的方法除去溶劑。載體在試劑溶液中浸泡時間、烘幹溫度等均應通過實驗選擇確(què)定。
3.檢氣管的玻璃管及封裝
用於(yú)制備檢氣管的玻璃管直徑要均勻,長度要一緻。一般内徑爲2.5~2.6 mm ,長度爲120~180 mm。玻璃管用清洗液浸泡、洗淨、烘幹,将一端熔封,並(bìng)用玻璃棉或塑料纖維塞緊,裝入制備好的載體。填裝時不斷用小木棒輕輕敲打管壁,使填充物壓緊,防止管内形成氣體通道而使變色界線不清,造成測定誤差。填充後,用玻璃棉塞緊,在氧化型火焰上快速熔封。
(三)檢氣管的标定
1.濃度标尺法
這種方法适用於(yú)對管徑相同的檢氣管進行标定。任意選擇5~10支新制成的檢氣管,用注射器分别抽取規定體積的5~7種不同質量濃度的标準氣,按規定速度分别推進或抽入檢氣管中,反應顯色後測量各管的變(biàn)色柱長度,一般每種質量濃度重複做幾次,取其平均值。以變(biàn)色柱長度對質量濃度繪制标準曲線,見圖8 -6。根據标準曲線,取整數質量濃度的變(biàn)色柱長度制成濃度标尺(見圖8-7),供現場使用。

圖8-6标準曲線
(a)直線;(b)曲線
2.标準濃度表法
大批量生産(chǎn)玻璃管時,嚴格要求管徑一緻是困難的,但管徑不同會出現裝入相同量的填充載體而變(biàn)色柱長度不等的情況,此時要用标準濃度表法進行标定。
用标準濃度表法标定的步驟是:首先從同批檢氣管中抽取粗、中、細管徑的檢氣管各10支,根據其中填充載體長(OL)和短(0' L')的檢氣管畫成如圖8-8所示的四邊形框,然後對每種質量濃度的标準氣分别取粗細不同的三支檢
氣管進行抽氣顯色實驗,将顯色後的各檢氣管按填充載體長度與圖8-8中LL'和OO'上下對齊,並将變色柱長度畫下,得到三個點,連接三點成一條橫線,交於兩側直線上,這條直線就代表瞭一種質量濃度。用同法作出5~6條不同質量濃度的橫線。按質量濃度與變色柱長度的關系,取左右兩側(OL和O'L')上的交點(l1、l2、l3、l4、l5及l1'、l2'、l3' 、l4' 、l5'),畫出兩條如圖8-9所示不同管徑的标準曲線,再據此标準曲線,取整數質量濃度的變色柱長度畫成标準濃度表,見圖8-10。

圖8 -7濃度标尺圖

8-8不同管徑檢氣管變(biàn)色柱長(zhǎng)度校正

圖(tú)8 -9不同管徑(jìng)的标準曲線圖(tú)

8 -10标準濃度表
用於(yú)現場測定時,按規定的抽氣速率及體積抽取氣體樣品,顯色後,将檢氣管内填充載體全長與OO'和LL'對齊,讀取變(biàn)色柱長度,從标準濃度表上查得氣樣的質量濃度。當實際測定時的溫度與标定時的溫度不一緻時,可能會影響變(biàn)色柱的長度,必要時應進行校正。
商品檢氣管(見圖8-11)根據用被測(cè)氣體标準氣标定的結果,已将變(biàn)色柱長度對應的含量(以體積分數表示)标在檢氣管外壁上,測(cè)定時隻要按照要求的抽氣速率和進樣體積操作,顯色後可直接讀出體積分數。

圖8-11商品檢氣管
(四)檢氣管的抽氣裝置
抽氣裝置是100 mL注射器。需要抽取較大體積的氣樣時,在注射器和檢氣管之間接一個三通閥,通過切換三通閥,可分次抽取100 mL以上的氣樣。還可以用抽氣泵自動採(cǎi)樣。測(cè)定時使用與标定時同類型的抽氣裝置,以減少誤差。
可用於(yú)測定空氣和作業環境空氣中有害氣體的檢氣管已達數十種,表8-15列出常用檢氣管的試劑及其顔色變(biàn)化和定量方法。
表8-15常用檢氣管的試劑(jì)及其顔色變(biàn)化和定量方法



