一種測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法
【專利摘要】一種測(cè)定空氣中氮氧化物的方法，包括從大氣中采集到的空氣以預(yù)定流量和預(yù)定時(shí)間連續(xù)通過(guò)上述串聯(lián)的第一吸收管、氧化瓶和第二吸收管以吸收反應(yīng)空氣中的氮氧化物；將已經(jīng)與空氣發(fā)生吸收反應(yīng)的第一吸收管和第二吸收管中的吸收液置入裝有重氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶中以發(fā)生重氮反應(yīng)；將裝有重氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶中已經(jīng)發(fā)生重氮反應(yīng)的重氮反應(yīng)液置入裝有偶和反應(yīng)液的反應(yīng)瓶中以發(fā)生偶氮反應(yīng)；以試劑空白溶液作參比溶液，測(cè)定已經(jīng)發(fā)生偶氮反應(yīng)的偶氮反應(yīng)液的吸光度，以及基于標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計(jì)算出空氣中的氮氧化物濃度，其中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的縱橫坐標(biāo)分別為吸光度和亞硝酸鹽濃度。本測(cè)定方法操作便捷、靈敏度較高、結(jié)果準(zhǔn)確，適合推廣。
【專利說(shuō)明】一種測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種空氣中氮氧化物含量的測(cè)定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧化物既是一次污染物也是二次污染物，其廣泛地存在于空氣中，對(duì)生態(tài)環(huán)境 和人體健康存在著潛在威脅。氮氧化物既是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光 化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)和消耗臭氧的一個(gè)重要因子。氮氧化物可以通過(guò)皮膚接觸和攝入被污 染的食品進(jìn)入消化道，對(duì)人體造成危害，也可以通過(guò)呼吸道吸入人體，給人體造成更為嚴(yán)重 的傷害。所以準(zhǔn)確、靈敏、便捷地測(cè)定空氣中的氮氧化物的濃度對(duì)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)和保護(hù)人 體健康具有重要意義。目前，最常用的氮氧化物的測(cè)定方法是分光光度法（中華人民共和 國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：HJ479-2009環(huán)境空氣氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的測(cè)定鹽 酸萘乙二胺分光光度法），該方法所用的重氮試劑是對(duì)氨基苯磺酸，偶合試劑是鹽酸萘乙二 胺，其具有強(qiáng)致癌性，會(huì)對(duì)環(huán)境、操作人員造成危害且易形成二次污染。
[0003] 2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸，是一種自制的染料中間體，可用于制造偶氮染料，也 可用作重氮試劑。由于2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸為低毒試劑，因此，可作為中間體被廣 泛用于制造業(yè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法。以低毒的2-N-乙 基-5-萘酚-7-磺酸作為偶合試劑來(lái)代替其它方法中使用的強(qiáng)致癌性偶合試劑，對(duì)環(huán)境、操 作人員造成危害最小化，且解決了二次污染的問(wèn)題。
[0005] 測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，從大氣中以預(yù)定流量和預(yù)定時(shí)間采集空氣，采 集到的空氣連續(xù)通過(guò)串聯(lián)的第一吸收管、氧化瓶和第二吸收管以吸收反應(yīng)空氣中的氮氧化 物；第一吸收管和第二吸收管中分別裝有相同體積和濃度的吸收液，氧化瓶中裝有氧化劑。 將已經(jīng)與空氣發(fā)生吸收反應(yīng)的第一吸收管和第二吸收管中的吸收液置入裝有重氮反應(yīng)液 的反應(yīng)瓶中以發(fā)生重氮反應(yīng)；將裝有重氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶中的已經(jīng)發(fā)生重氮反應(yīng)的重氮反 應(yīng)液置入裝有偶氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶中以發(fā)生偶氮反應(yīng)；以試劑空白溶液為參比，測(cè)定已經(jīng) 發(fā)生偶氮反應(yīng)的偶氮反應(yīng)液的吸光度，將吸光度數(shù)據(jù)帶入標(biāo)準(zhǔn)工作曲線回歸方程式，結(jié)合 空氣中氮氧化物計(jì)算濃度公式，計(jì)算出空氣中的氮氧化物濃度，其中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的縱橫 坐標(biāo)分別為吸光度和亞硝酸鹽濃度。
[0006] 在第一吸收管和第二吸收管中裝有相同體積和相同濃度的吸收液，均用于吸收反 應(yīng)空氣中的N02。吸收液為溴化鉀和氫氧化鈉混合溶液，溴化鉀和氫氧化鈉的摩爾比為2:1。 氧化管內(nèi)置氧化瓶中裝有氧化劑，用于氧化空氣中的NO,氧化劑為質(zhì)量濃度為25g/L的酸 性高錳酸鉀溶液。
[0007] 裝有的重氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶?jī)?nèi)的重氮反應(yīng)液為對(duì)氨基苯磺酸水溶液和鹽酸水溶 液，其中對(duì)氨基苯磺酸的濃度為1.oxl(T2m〇l/L。
[0008] 裝有的偶氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶?jī)?nèi)的偶氮反應(yīng)液為偶合試劑和碳酸鈉水溶液。其中偶 合試劑為2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸，2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸的濃度為1. 0Xl(T2m〇l/ L〇
[0009] 反應(yīng)的最終產(chǎn)物偶氮該化合物的吸收峰在490nm處，因此在波長(zhǎng)490nm處測(cè)定裝 有偶氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶中已發(fā)生偶氮反應(yīng)得到的偶氮化合物的吸光度。
[0010] 在空白吸收液（未吸收空氣的吸收液）中加入1.ox10_4mol/L亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶 液，進(jìn)行與所述方法相同的重氮反應(yīng)和偶氮反應(yīng)，測(cè)定所得到的最終產(chǎn)物偶氮化合物的吸 光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，亞硝酸鹽濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
[0011] 本測(cè)定空氣中氮氧化物含量方法的有效測(cè)定范圍在〇.〇24mg/m3-2. Omg/m3。
[0012] 測(cè)定空氣中氮氧化物含量方法是利用2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸作為偶合試劑， 借助分光光度技術(shù)，測(cè)定空氣中氮氧化物的含量。空氣中的二氧化氮經(jīng)第一吸收瓶?jī)?nèi)吸收 液吸收反應(yīng)生成亞硝酸鹽溶液，空氣中的一氧化氮不與第一吸收瓶?jī)?nèi)吸收液反應(yīng)，通過(guò)氧 化管時(shí)被氧化劑氧化為二氧化氮，再經(jīng)第二吸收管內(nèi)吸收液吸收反應(yīng)生成亞硝酸鹽溶液。 室溫下，亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸在稀鹽酸溶液中發(fā)生重氮化反應(yīng)，重氮反應(yīng)所得的重氮 鹽再在碳酸鈉水溶液中與2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸偶合生成橙色偶氮化合物，吸收峰在 波長(zhǎng)490nm處，通過(guò)測(cè)定溶液的吸光度，從而計(jì)算出空氣中氮氧化物的濃度。該方法具有試 劑毒性小，操作便捷、靈敏度較高、結(jié)果準(zhǔn)確、等優(yōu)點(diǎn)，非常適合推廣。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1.采集空氣流程圖
[0014] 圖2.空氣中氮氧化物含量的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

【具體實(shí)施方式】
[0015] 結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明方法，測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法。
[0016] 實(shí)施例
[0017] 步驟1，采集空氣，如圖1所示出的空氣采集流程，取兩個(gè)多孔玻板吸收管，多孔玻 板吸收管內(nèi)分別加入6ml吸收液，兩個(gè)吸收管之間用硅橡膠管連接著氧化瓶，氧化瓶?jī)?nèi)裝 有5ml-10ml酸性高錳酸鉀溶液。第二個(gè)多孔玻板吸收管的出氣口連接著干燥瓶，干燥瓶出 氣口端與大氣采樣儀連接，兩者之間設(shè)置有止水夾，防止溶液倒吸。大氣采樣儀以〇. 4L/min 流量連續(xù)采集空氣60min。采集空氣流程中也可以采用能實(shí)現(xiàn)與多孔玻板吸收管相同功能 的吸收管，吸收管設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口，管體內(nèi)放置有吸收液，氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入吸收 管內(nèi)，流經(jīng)吸收液后再經(jīng)出氣口流出，吸收液將空氣中的部分氣體吸收反應(yīng)。
[0018] 采集的空氣經(jīng)第一吸收管的進(jìn)氣口進(jìn)入吸收管管內(nèi)，流經(jīng)管體內(nèi)的吸收液，空氣 中的no2被吸收液吸收反應(yīng)，生成亞硝酸鹽溶液。剩余的空氣不被第一吸收管內(nèi)吸收液吸 收而經(jīng)出氣口流出，進(jìn)入氧化管。進(jìn)入氧化管后，剩余的空氣中NO被氧化管內(nèi)置的氧化瓶 中的酸性高錳酸鉀氧化，生成N02，生成的N02與其它沒(méi)有反應(yīng)的剩余空氣一起通過(guò)第二吸 收管進(jìn)氣口進(jìn)入第二吸收管內(nèi)，此時(shí)的N02被第二吸收管內(nèi)吸收液吸收反應(yīng)，生成亞硝酸鹽 溶液，其它沒(méi)有與第二吸收管內(nèi)吸收液反應(yīng)的氣體經(jīng)第二吸收管的出氣口流出。
[0019] 其中，吸收管內(nèi)吸收液由0. 20mol/L溴化鉀水溶液和2.OXl(T2m〇l/L氫氧化鈉水 溶液按體積比1:5混合均勻而成。氧化瓶?jī)?nèi)的酸性高錳酸鉀溶液的質(zhì)量濃度為25g/L，氧化 瓶液柱高度不低于80mm。
[0020] 步驟2,取一支10ml比色管，也可使用其它小體積的器皿，重氮反應(yīng)在此容器中進(jìn) 行，反應(yīng)后得到重氮液，該器皿便于將這步所制得的重氮液全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中即可。在比 色管中加入〇. 5ml的1.OXl(T2mol/L對(duì)氨基苯磺酸水溶液，再加入0. 5ml的1. 5mol/L鹽酸 水溶液，以調(diào)節(jié)溶液的pH值，將步驟1中已經(jīng)吸收空氣的第一吸收管中吸收液全部加入該 比色管中，搖勻，制成重氮液，其pH為1. 0,比色管靜置2-20min，得到重氮鹽溶液。
[0021] 另取一支10ml比色管，在比色管中加入0. 5ml的1.OXl(T2m〇l/L對(duì)氨基苯磺酸水 溶液，再加入0. 5ml的1. 5mol/L鹽酸水溶液，以調(diào)節(jié)溶液的pH值，將步驟1中已經(jīng)吸收空 氣的第二吸收管中吸收液全部加入該比色管中，搖勻，制成重氮液，其pH為1. 0,比色管靜 置2-20min得到重氮鹽溶液。
[0022] 在這個(gè)步驟中所加入的對(duì)氨基苯磺酸的濃度在5.OXl(T5-5.OXl(T4m〇l/L時(shí)所得 重氮鹽顯色效果更好，反應(yīng)更完全。
[0023] 步驟3,取一支10ml容量瓶，加入1. 0ml的2.Omol/L碳酸鈉水溶液和0? 5ml的 1. 0Xl(T2m〇l/L2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸水溶液，將步驟2的加入第一吸收管中反應(yīng)液 的比色管中的重氮鹽溶液加入該容量瓶中，搖勻，用去離子水定容，得到偶氮化合物溶液， 其pH值在8. 0?10. 0范圍之間，該溶液靜置5min，得到偶氮化合物水溶液。靜置時(shí)間5? 60min，得到的偶氮化合物吸光度較為穩(wěn)定。
[0024] 另取一支10ml容量瓶，加入1. 0ml的2.Omol/L碳酸鈉水溶液和0? 5ml的 1. 0Xl(T2m〇l/L2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸水溶液，將步驟2的加入第二吸收管中反應(yīng)液 的比色管中的重氮鹽溶液加入該容量瓶中，搖勻，用去離子水定容，得到偶氮化合物溶液， 其pH值在8. 0?10. 0范圍之間，該溶液靜置5?60min后得到橙色的偶氮化合物。
[0025] 二個(gè)容量瓶均得到偶氮化合物，該偶氮該化合物的吸收峰在490nm處。
[0026] 步驟4,在分光光度計(jì)中使用試劑空白在波長(zhǎng)490nm處調(diào)零，然后在相同波長(zhǎng)處測(cè) 定上述方法所得到的偶氮化合物的吸光度。分別記錄二個(gè)容量瓶中偶氮化合物的吸光度， 即由第一吸收管中反應(yīng)液反應(yīng)所得到的偶氮化合物的吸光度記為4，由第二吸收管中反應(yīng) 液反應(yīng)所得到的偶氮化合物的吸光度記為A2。
[0027] 步驟5,以亞硝酸鈉作為標(biāo)準(zhǔn)溶液通過(guò)與上述方法相同的反應(yīng)試劑、反應(yīng)條件和 步驟，最終得到偶氮化合物溶液。在吸收液中填加1. 〇Xl(T4m〇l/L亞硝酸鈉溶液，將已填 加亞硝酸鈉溶液的吸收液全部加入到已含有1. 〇ml的2.Omol/L碳酸鈉水溶液和0. 5ml的 1. 0Xl(T2m〇l/L2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸水溶液的比色管中，反應(yīng)后得到重氮液。此重氮 液全部加入到已含有1. 〇ml的2. 0mol/L碳酸鈉水溶液和0? 5ml的1. 0X10_2m〇l/L2-N-乙 基-5-萘酚-7-磺酸水溶液的容量瓶中，得到偶氮化合物溶液。在分光光度計(jì)中使用試劑 空白在波長(zhǎng)490nm處調(diào)零，然后在相同波長(zhǎng)處測(cè)定該偶氮化合物溶液的吸光度。根據(jù)此吸 光度數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。步驟5也可以先于步驟1進(jìn)行。
[0028] 根據(jù)所繪制得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線而得到的線性回歸方程式，A= 0. 935C+6. 60X1(T3， 其中：A為吸光度；c為亞硝酸鹽濃度（mg/L)。（線性相關(guān)系數(shù)r2= 0.999,線性范圍是 2.0XKT3mg/L-6.0Xl(T2mg/L)。試驗(yàn)中測(cè)定表示顯色效果的表觀摩爾吸光系數(shù)e= 4. 30X104L?mol1 ?cm1 〇
[0029] 步驟6,將步驟4得到的吸光度數(shù)據(jù)代入此方程式中，分別計(jì)算出第一吸收管和第 二吸收管中亞硝酸鹽的含量，結(jié)合空氣中氮氧化物濃度計(jì)算公式，推算出空氣中勵(lì) 2和NO 含量，二者相加，最終得到空氣中氮氧化物的含量。
[0030] 這種測(cè)定方法的有效測(cè)定范圍在0. 024mg/m3-2.Omg/m3。
[0031] 重氮反應(yīng)靜止時(shí)間對(duì)最終產(chǎn)物偶氮化合物的吸光度的影響，如表1示出重氮反應(yīng) 靜置時(shí)間與最終產(chǎn)物偶氮化合物吸光度關(guān)系。靜置1分鐘時(shí)最終產(chǎn)物偶氮化合物的吸光度 為0. 421 ;靜置2分鐘時(shí)最終產(chǎn)物偶氮化合物的吸光度為0. 430 ;靜置5分鐘時(shí)最終產(chǎn)物偶 氮化合物的吸光度為0. 429 ;靜置20分鐘時(shí)，最終產(chǎn)物偶氮化合物的吸光度為0. 427 ;靜置 30分鐘時(shí)吸光度為0. 383 ;靜置2-20分鐘時(shí)得到的最終產(chǎn)物偶氮化合物的吸光度更好，更 穩(wěn)定。
[0032] 表1重氮反應(yīng)靜置時(shí)間與最終產(chǎn)物偶氮化合物吸光度關(guān)系
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，包括從大氣中采集到的空氣以預(yù)定流量和預(yù) 定時(shí)間連續(xù)通過(guò)上述串聯(lián)的第一吸收管、氧化瓶和第二吸收管以吸收反應(yīng)空氣中的氮氧化 物； 將已經(jīng)與空氣發(fā)生吸收反應(yīng)的第一吸收管和第二吸收管中的吸收液置入裝有重氮反 應(yīng)液的反應(yīng)瓶中以發(fā)生重氮反應(yīng)； 將裝有重氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶中已經(jīng)發(fā)生重氮反應(yīng)的重氮反應(yīng)液置入裝有偶和反應(yīng)液 的反應(yīng)瓶中以發(fā)生偶氮反應(yīng)； 以試劑空白溶液作參比溶液，測(cè)定已經(jīng)發(fā)生偶氮反應(yīng)的偶氮反應(yīng)液的吸光度，以及 基于標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計(jì)算出空氣中的氮氧化物濃度，其中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的縱橫坐標(biāo)分 別為吸光度和亞硝酸鹽濃度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，所述第一吸收管和第二吸收 管中裝有相同體積和濃度的吸收液，所述吸收液為溴化鉀和氫氧化鈉混合溶液，溴化鉀和 氫氧化鈉的摩爾比為2:1 ;所述氧化瓶?jī)?nèi)裝有氧化劑，所述氧化劑為酸性高錳酸鉀，酸性高 錳酸鉀溶液的質(zhì)量濃度為25g/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，所述反應(yīng)瓶?jī)?nèi)裝有的重氮反 應(yīng)液為對(duì)氨基苯磺酸水溶液和鹽酸水溶液，所述對(duì)氨基苯磺酸的濃度為1. OX l(T2mol/L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，所述反應(yīng)瓶中裝有的偶氮反 應(yīng)液為偶合試劑和碳酸鈉水溶液。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，所述述偶合試劑為2-N-乙 基-5-萘酚-7-磺酸，所述2-N-乙基-5-萘酚-7-磺酸的濃度為1. OX l(T2m〇l/L。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，在波長(zhǎng)490nm處測(cè)定在所述 裝有偶氮反應(yīng)液的反應(yīng)瓶中已發(fā)生偶氮反應(yīng)的偶氮反應(yīng)液的吸光度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，在空白吸收液中加入 1. 0 X l(T4m〇l/L亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行與所述方法相同的重氮反應(yīng)和偶氮反應(yīng)，測(cè)定所得 到的最終產(chǎn)物偶氮化合物的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，亞硝酸鹽濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn) 工作曲線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定空氣中氮氧化物含量的方法，所述方法的有效測(cè)定范圍在 0? 024mg/m3_2. Omg/m3。
【文檔編號(hào)】G01N21/31GK104458619SQ201410768605
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】黃穎瑩, 張彩虹, 尹曉航, 沈昕, 馬駿濤, 彭陽(yáng), 施文健, 彪艷霞, 聞海峰, 楊琴淋 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)