硫化氢是有腐蛋的恶臭味,人对硫化氢的嗅觉阈为0.012~0.03mg/m3。硫化氢是神经毒物,对呼吸道和眼粘膜也有刺激作用。硫化氢对农作物的毒害要比对人的毒害轻得多。
硫化氢化学测定方法很多:有硫化银比法,乙酸铅试纸法,检气管法和亚甲基蓝比法
硫化氢仪器测定有库仑滴定法和火焰光度法,其原理与本章第一节二氧化硫相似。所用选择性过滤器要让H2S定量通过,又能排除其他干扰气体。
一、聚乙烯醇磷酸铵吸收-亚甲基蓝比法〔1〕
(一)原理
空气中硫化氢被碱性氢氧化镉悬浮液吸收,形成硫化镉沉淀。吸收液中加入聚乙烯醇磷酸铵可以减低硫化镉的光分解作用。然后,在硫酸溶液中,硫化氢与对氨基二甲基苯胺溶液和三氯化铁溶液作用,生成亚甲基蓝,比定量。
(二)仪器
(1)气泡吸收管普通型,有10m1刻度线,并配有黑避光套。
(2)空气采样器流量范围0.2~2L/min,流量稳定。使用时,用皂膜流量计校准采样系列在采样前和采样后的流量,流量误差应小于5%。
(3)具塞比塞管10ml。
(4)分光光度计用20mm比皿,在波长665nm处,测定吸光度。
(5)渗透管配气装置渗透管恒温浴的温度应控制在±0.1℃之内,配气体系统中气体流量误差应小于2%。
(三)试剂
(1)吸收液称量4.3g硫酸镉(3CdSO4·8H2O)和0.3g氢氧化钠以及10g聚乙烯醇磷酸铵分别溶于水中。临用时,将三种溶液相混合,强烈振摇至完全混匀,再用水稀释至1L。此溶液为白悬浮液,每次用时要强烈振摇均匀再量取。贮于冰箱中可保存一周。
(2)对氨基二甲基苯胺溶液量取卡头50ml硫酸,缓慢加入30ml水中,放冷后,称量12g对氨基二
甲基苯胺盐酸盐(又称对氨基-N,N-二甲基苯胺)〔(CH3)2NC6H4·NH2·2HCl〕,溶于硫酸溶液中。置于冰箱中,可保存一年。临用时,量取2.5ml此溶液,用(1+1)硫酸溶液稀释至100ml。
(3)三氯化铁溶液称量100g三氯化铁(FeCl36H2O)溶于水中,稀释至100ml。若有沉淀,需要过滤后使用。
(4)混合显液临用时,按1ml对氨基二甲基苯胺稀释溶液和1滴(0.04ml)三氯化铁溶液的比例相混合。此混合液要现用现配,若出现有沉淀物生成,应弃之不用。
(5)磷酸氢二铵溶液称量40g磷酸氢二铵〔(NH4)2HPO4〕溶于水中,并稀释至100ml。
(6)碘酸钾标准溶液c(1/6KIO3)=0.1000mol/L,准确称量3.5668g经105℃干燥2h的碘酸钾(优级纯),溶于新煮沸冷却的水中,移入1L容量瓶中,加水稀释至刻度。
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(7)5g/L淀粉溶液称量0.5g可溶性淀粉,加5ml水调成糊状后,再加入100ml沸水中,并煮沸2~3min,至溶液透明,冷却。临用现配。
(8)硫代硫酸钠标准溶液c(Na2S2O3)=0.1mol/L,称量26g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)溶于新煮沸冷却后的水中,加入0.2g无水碳酸钠,并用水稀释至1L,贮于棕瓶中,如混浊要过滤。放置一周后,按下述方法标定浓度。
准确量取25.00ml0.1000mol/L碘酸钾标准溶液,于250ml碘量瓶中,加入75ml新煮沸冷却的水,再加3g碘化钾和10ml冰乙酸。摇匀后,暗处放置3min,用0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘,至淡黄。再加1ml5g/L淀粉溶液,呈蓝,再继续滴定至蓝刚刚褪去,即为终点。记录所用硫代硫酸钠溶液体积。重复做两次滴定,所用硫代硫酸钠溶液体积误差不超过0.05ml。硫代硫酸钠标准溶液的浓度用下式计算:
式中M——硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L;
V——糖炒栗子机滴定所用硫代硫酸钠溶液的体积,ml。
(9)0.0100mol/L硫代硫酸钠标准溶液:准确吸量100ml0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液,用新煮沸冷却后的水稀释至1L。
(10)碘溶液c(1/2I2)=0.1mol/L,称量40g碘化钾,溶于25ml水中,再称量12.7g碘,溶于碘
化钾溶液中,并用水稀释至1L,移入棕瓶中,暗处贮存。
(11)0.01mol/L碘溶液准确吸量100ml0.10mol/L碘溶液于1L棕容量瓶中,另称量18g碘化钾溶于少量水后,移入容量瓶中,用水稀释至刻度。
(12)(1+1)隧道隔音降噪施工盐酸溶液50ml盐酸与50ml水相混合。
(13)标准溶液取硫化钠晶体(Na2S·9H2O),用少量水清洗表面,用滤纸吸干。称量0.71g硫化钠晶体,溶于新煮沸冷却的水中,再稀释至1L。用下述的碘量法标定浓度。标定后,立即用新煮沸冷却水稀释成1.00ml含5μg的硫化氢标准溶液。由于硫化钠在水溶液中极不稳定,稀释后应立即做标准曲线,标准溶液必须每次新配,现标定,现使用。
标定方法:准确吸量20.00ml0.01mol/L碘的标准溶液于250ml碘量瓶中。加90ml水,加1ml(1+1)盐酸溶液。准确加入10.00ml硫化钠溶液,混匀,放在暗处3min。再用0.0100mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄,加1ml新配制的5g/L淀粉溶液呈蓝,用少量水冲洗瓶的内壁,再继续滴定至蓝刚刚消失(由于有硫生成,使溶液呈微混浊。此时,要特别注意滴定终点颜突变)。记录所用硫代硫酸钠标准溶液的体积。同时另取10ml
水做空白滴定,其滴定步骤完全相同,记录空白滴定所用硫代硫酸钠标准溶液的体积。样品滴定和空白滴定各重复做两次,两次滴定所用硫代硫酸钠标准溶液的体积误差不超过0.05ml,硫化氢浓度用下式计算:
式中c硫化氢的浓度,mg/ml;
V2——空白滴定所用硫代硫酸钠的体积,ml;
V1——样品滴定所用硫代硫酸钠的体积,ml;M——硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L;
17——1/2H2S硫化氢的摩尔质量,g/mol。
(14)硫化氢渗透管购置用称重法校准过的渗透管,渗透率范围为0.02~0.5μg/min,不确定度为2%。
(四)采样
用一个内装10ml吸收液的普通型气泡吸收管,以1~1.5L/min流量,避光采气30L。根据现场硫化氢浓度,选择采样流量,使最大采样时间不超过1h。采样后的样品也应置于暗处,
并在6h内显;或在现场加显液,带回实验室,在当天内比测定。记录采样时的温度和大气压力。
(五)分析步骤
1.绘制标准曲线遮蔽肩垫
(1)用标准溶液绘制标准曲线按下表制备标准列管,先加吸收液,后加标准液,立即倒转混匀。
各管立即加1ml混合显液,加盖倒转一次,缓缓混合均匀,放置30min。加1滴磷酸氢二钠溶液,摇匀,以排除Fe3+的颜。用20mm比皿,以水作参比,在波长665nm处,测定各管吸光度。以硫化氢含量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线,并计算回归线的斜率。以斜率倒数作为样品测定的计算因子Bs(μg)。
(2)用标准气体绘制标准曲线将已知渗透率的硫化氢渗透管,在标定渗透率的温度下,恒温24h以上。用纯氮气以较小的流量(约250ml/min),将渗透出来的硫化氢气体带出,并与零空气进行混合和稀释,调节空气的流量得到不同浓度的硫化氢标准气体。用下式计算硫化
氢标准气体的浓度:
式中c——在标准状况下硫化氢标准气体的浓度,mg/m3;
p——硫化氢渗透管的渗透率,μg/min;
Q1——标准状况下氮气流量,L/min;
Q2——标准状况下稀释空气流量,L/min。
例如渗透率为0.05μg/min,氮气流量为0.25L/min,空气流量为4.75L/min,则硫化氢浓度为0.01mg/m3。在可测浓度范围内(0.005~0.13mg/m3),至少制备4个浓度点的硫化氢标准气体,并以零浓度空气作试剂空白。各个浓度点的标准气体,按常规采样的操作条件,采集一定体积的标准气体,采样体积应与预计在现场采集空气样品的标准状态采样体积相同(如采样流量1.0L/min,采气体积30L)。然后各浓度点的样品溶液用水补至采样前的吸收液的体积,按用标准溶液绘制标准曲线的操作步骤显,并测定各浓度点的样品溶液的吸光度。以硫化氢标准气体的浓度(mg/m3)为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线并计算回归线的斜率,以斜率的倒数作为样品测定的计算因子Bg(mg/m3)。
2.样品测定
采样后,用水补充到采样前的吸收液的体积。由于样品溶液不稳定,应在6h内,按用标准溶液绘制标准曲线的操作步骤显,测定吸光度。
在每批样品测定的同时,用10ml未采样的吸收液,按相同的操作步骤作试剂空白测定。
如果样品溶液吸光度超过标准曲线的范围,则可取部分样品溶液用吸收液稀释后再分析,计算浓度时,要乘以样品溶液的稀释倍数。
(六)计算1.标准溶液制备标准曲线
式中c——空气中硫化氢浓度,mg/m3;
A——样品溶液的吸光度;
A0——试剂空白溶液的吸光度;