На главную
На главную

Методика выполнения измерений массовой концентрации аэрозоля серной кислоты в промышленных выбросах в атмосферу фотометрическим методом

Методика предназначена для определения массовой концентрации серной кислоты в промышленных выбросах в атмосферу в диапазоне 0,1 - 100 мг/м3 на предприятиях, имеющих гальваническое производство, участки зарядки аккумуляторов. Определению мешают другие сильные кислоты и диоксид серы при содержании более 0,005 мг/м3.

Обозначение: М 3
Название рус.: Методика выполнения измерений массовой концентрации аэрозоля серной кислоты в промышленных выбросах в атмосферу фотометрическим методом
Статус: действует
Дата актуализации текста: 05.05.2017
Дата добавления в базу: 01.10.2014
Утвержден: ООО НППФ Экосистема
Ссылки для скачивания:

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ПРОЕКТНАЯ ФИРМА
«ЭКОСИСТЕМА»

УТВЕРЖДАЮ:

Директор: ___________ А.Н. Лавриненко

МЕТОДИКА
выполнения измерений массовой
концентрации аэрозоля серной кислоты
в промышленных выбросах в атмосферу
фотометрическим методом

М - 3.

ФР.1.31.2011.11281

Исполнитель - главный специалист
ООО НППФ «Экосистема»
Н.А. Анисёнкова

Санкт-Петербург

1997 г.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИКИ

Методика предназначена для определения массовой концентрации серной кислоты в промышленных выбросах в атмосферу в диапазоне 0,1 - 100 мг/м3 на предприятиях, имеющих гальваническое производство, участки зарядки аккумуляторов. Определению мешают другие сильные кислоты и диоксид серы при содержании более 0,005 мг/м3.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ

Метод основан на улавливании серной кислоты на фильтры АФА-ВП и фотоколориметрическом определении окрашенного продукта реакции серной кислоты и иодид-иодатной смеси:

KJO3 + 5KJ + 3Н2SO4 → 3K2SO4 + 3H2O + 3J2

В диапазоне от 0,1 до 1,0 мг/м3 - прямое измерение, свыше - 1,0 мг/м3 - разбавление.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ

Расширенная неопределенность измерений (при коэффициенте охвата 2): 0,25С, где С - результат измерений массовой концентрации серной кислоты, мг/м3.

Примечание: указанная неопределённость измерений соответствует границам относительной погрешности измерений ± 25 % (при доверительной вероятности 0,95).

4. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ, РЕАКТИВЫ, МАТЕРИАЛЫ

4.1. Средства измерения.

Фотоколориметр

по ГОСТ 12083-78

Весы аналитические ВЛА-200

по ГОСТ 24104-80Е

Меры массы

по ГОСТ 7328-82Е

Секундомер, класс 3, цена деления секундной шкалы 0,2 с

по ГОСТ 5072-79Е

Барометр-анероид М-67

по ГОСТ 23696-79Е

Термометр лабораторный, шкальный ТЛ-2, цена деления 1 °С - 100 °С

по ГОСТ 215-73Е

Электроаспиратор (модель 822)

по ГОСТ 13478-75

Колбы мерные(2-100-2, 2-500-2, 2-1000-2)

по ГОСТ 1770-74Е

Пипетки (1,0; 2,0; 5,0; 10,0 см3)

по ГОСТ 20292-74Е

Пробирки химические (15×150)

по ГОСТ 1770-74

4.2. Вспомогательные устройства.

Трубка пробоотборная - рис. 1

Фильтры АФА-ВП

по ГОСТ 95-743-80

Фильтродержатели

по ТУ 95-7205-77

4.3. Реактивы.

Серная кислота 0,1 н раствор (фиксанал)

по ТУ 6-09-2540-72

Иодид калия (KJ) х.ч.

по ГОСТ 4232-74

Иодат калия (KJO3) х.ч.

по ГОСТ 4202-75

Вода дистиллированная

по ГОСТ 6709-72

Допускается применение других средств измерения и реактивов с техническими характеристиками не ниже указанного.

5. УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОГО ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ

5.1 При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.4.021.

5.2 Электробезопастность при работе с электроустановками по ГОСТ 2.1.019.

5.3 Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004.

5.4 Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

5.5 Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.

5.6 Работы при анализе проб газа должны выполнятся с соблюдением требований техники безопасности, регламентируемых «Основными правилами безопасной работы в химической лаборатории.

5.7 Работы, связанные с отбором проб на высоте, допускается проводить только при наличии прочных и устойчивых площадок, огражденных перилами. Обязательным является ознакомление со следующими инструкциями: «Общие правила по технике безопасности при работе в химической лаборатории», «Правила пожарной безопасности на предприятиях газовой или химической промышленности», «Правила пользования спецодеждой и предохранительными приспособлениями», «Оказание помощи при несчастных случаях».

6. ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРА

К работе допускаются лица, не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности, имеющие квалификацию инженера-химика или техника-химика, имеющие опыт работы и владеющие техникой анализа, прошедшие инструктаж по правилам работы с токсичными газами.

7. УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛИЗИРУЕМЫХ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ

7.1. При отборе проб

ПНД Ф 12.1.2-99

 

у ротаметра

в газоходе

Температура

от 2 °С до 35 °С

от 2 °С до 50 °С

Давление

от 82,5 кПа до 106,7 кПа

от 82,5 кПа до 106,7 кПа

Влажность относительная

от 30 - 100 %

от 30 - 100 %

7.2. При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия (по СанПиН 2.2.4.548-96)

Температура

20 °С ± 50 °С

Давление

101,3 кПа ± 3 кПа

Относительная влажность

до 75 %

8. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

8.1. Приготовление растворов.

8.1.1. Стандартный раствор серной кислоты.

В колбу емкостью 1000 см3 выливается ампула (стандарт-титр) с раствором серной кислоты и доводится до метки дистиллированной водой - получили раствор с концентрацией 4,9 мг/см3 серной кислоты (0,1 н раствор). Стандартный раствор № 1 серной кислоты с концентрацией 1,00 мг/см3 готовят так: в колбу 100 см3 вносят 20,4 см3 0,1 н раствора серной кислоты и разбавляют до метки дистиллированной водой. Стандартный раствор серной кислоты № 2 с концентрацией 100,00 мкг/см3 готовят разбавлением стандартного раствора № 1. В колбу вместимостью 100,0 см3 вносят 10,0 см3 стандартного раствора № 1 и доводят до метки дистиллированной водой. Раствор устойчив 1 месяц.

8.1.2. Иодид калия (KJ) 3 % раствор. К 3,00 г и иодида калия приливают 97,0 см3 дистиллированной воды. Раствор хранят в темной бутылке. Срок хранения 1 неделя.

8.1.3. Иодат калия (KJO3) 1 % раствор. К 1,00 г иодата калия приливают 99,0 см3 дистиллированной воды. Раствор хранят в темной бутылке. Срок хранения 1 неделя.

8.2. Построение градуировочной зависимости.

Для построения градуировочной зависимости оптической плотности раствора от массы серной кислоты используется стандартный раствор серной кислоты № 2 и зависимость устанавливается по 5 растворам для градуировки и 5 сериям. В пробирки приливают 0,20; 0,40; 0,60; 1,00; 2,00 см3 стандартного раствора № 2, что соответствует содержанию серной кислоты соответственно - 20,0; 40,0; 60,0; 100,0; 200,0 мкг в пробе и доливают в каждую пробирку дистиллированную воду до общего объема равного 5,0 см3.

Таблица 1

№ р-ра

1

2

3

4

5

Объем ст. р-ра № 2, см3

0,20

0,40

0,60

1,00

2,00

Объем дистиллиров. воды, см3

4,80

4,60

4,40

4,00

3,00

Масса серной к-ты в 5 см3, мкг

20

40

60

100

200

Затем добавить в каждую пробирку по 1,0 см3 1 % раствора иодата калия и 0,5 см3 3 % раствора иодида калия. Одновременно также готовят 2 нулевые пробы, не содержащие определяемое вещество, т.е. с 5,0 см3 дистиллированной воды. Растворы в пробирках перемешивают и через 10 мин. фотометрируют один раствор 2 раза относительно нулевой пробы при длине волны 400 нм и в кювете с толщиной поглощающего слоя - 10 мм. По полученным данным строят градуировочную характеристику, которая описывается линейным уравнением:

D = а + вm,

(1)

где

D - оптическая плотность, соответствующая массе серной кислоты в 5,0 см3 градуировочного раствора, ед. оптической плотности;

m - масса серной кислоты в 5,0 см3 градуировочного раствора, мкг

«а» и «в» - коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов по формуле:

(2)

 

(3)

где

Di - среднее значение оптических плотностей i-го градуировочного раствора (среднее арифметическое 5-ти измерений) относительного холостой пробы.

n - количество градуировочных растворов, n = 5

mi - масса серной кислоты в 5,0 см3i-го градуировочного раствора, мкг

8.3. Отбор проб, их консервирование и хранение.

Исследуемую газовоздушную пробу отбирают с помощью стеклянной пробоотборной трубки (рис. 1), установленной в отверстие на прямолинейном участке газохода. К концу пробоотборной трубки при помощи резинового шланга встык присоединен фильтродержатель с заложенными в него 2-мя фильтрами АФА-ВП или АФА-ХП. С другой стороны фильтродержатель присоединен к аспирационному устройству (рис. 2).

Аспирируют газовоздушную смесь с оптимальной скоростью 20 дм3/мин. в течение 20 мин. соблюдая условия изокинетичности. Необходимый объемный расход (Vг дм3/мин) газа при отборе из газохода с соблюдением правила изокинетического отбора определяют по формуле:

Vг= 4,71 ∙ 10-2 d2 ∙Wг,

(4)

где

d - диаметр носика пробоотборной трубки, мм

Wг - скорость газа в газоходе в месте отбора, м/с.

Этот расход после прохождения газом пробоотборной трубки, фильтродержателя и шлангов изменится за счет изменения температуры и давления и при прохождении газа через ротаметр во время замера будет равен:

Vр = Vг (273 + tp) (P ± ΔPг) / (273 + tг) (P - ΔРp),

(5)

где

Vp - расход газа, приведенный к условиям ротаметра, дм3/мин.

tp - температура у ротаметра, °С

tг - температура газа в газоходе, 0 °С

Р - атмосферное давление, кПа

ΔPг - избыточное давление (разрежение) газа в газоходе, кПа

ΔРp - разрежение у ротаметра, кПа

Затем фильтры складывают пополам, так, чтобы поверхность фильтра с аэрозолем серной кислоты находилась внутри и помещают в небольшой полиэтиленовый пакет или бюкс и плотно закрывают. Хранить пробы не больше 2-х суток.

8.4. Выполнение измерений.

В аналитической лаборатории оба фильтра с отобранной пробой помещают в стаканчик, смачивают несколькими каплями этилового спирта. В пипетку набирают 10 см3 дистиллированной воды, которой промывают внутренние стенки пробоотборной трубки (предварительно протерев ее снаружи) в стакан с фильтром. Затем нагревают пробу на песчаной бане до t - 50 - 60° С. После охлаждения раствора, в пробирку берут аликвоту 5,0 см3 пробы и обрабатывают аналогично градуировочным растворам. Одновременно готовят 2 нулевых раствора (обработку чистых фильтров проводят так же, как и фильтров с пробами). Затем через 10 мин. замеряют оптическую плотность при длине волны 400 нм и кювете с толщиной поглощающего слоя 10 мм относительно нулевой пробы не менее 2-х раз. При больших содержаниях серной кислоты можно брать аликвоту от 1,0 - 5,0 см3 и разводить дистиллированной водой в колбе объемом 100,0 см3. Раствор в колбах перемешивают, отбирают 5,0 см3, переносят в пробирку и дальше проводят анализ по методике.

9. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Массовую концентрацию серной кислоты С, мг/м3 определяют по формуле:

C = 2 mK / V0

(6)

 

m = (D - a) / b,

(7)

 

K = Vраз / Va

(8)

D - оптическая плотность раствора, измеренная относительно холостой пробы, ед. оптической плотности.

«a» и «b» - коэффициенты, найденные по формулам наименьших квадратов (2, 3)

K - коэффициент, учитывающий разбавление пробы

Vраз - объем раствора после разбавления, см3

Vа - объем аликвоты раствора до разбавления, см3

m - масса серной кислоты в 5,0 см3 пробы, мкг

Vо - объем отобранной газовоздушной смеси, приведенный к нормальным условиям (0 °С, 101,3 кПа), дм3

Vо = V ∙ 273 ∙ P / P0 ∙ (273 ± t)

(9)

где

V - объем газовоздушной смеси, отобранный на анализ, дм3, найденный по формуле:

V = TVp,

(10)

где

Т - время пропускания газа через ротаметр, мин.

Р0 - атмосферное давление, 101,3 кПа

ΔРр - избыточное давление (разрежение) газа у ротаметра, кПа

t - температура газа перед ротаметром, °С

Р - атмосферное давление при отборе проб воздуха, кПа

10. КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

10.1. Контроль сходимости выходных сигналов фотоэлектроколориметра.

Контролируемым параметром при фотометрировании является относительный размах двух значений оптической плотности одного раствора при повторном замере в течение нескольких секунд (см. п. 8.4.). Контроль осуществляется при проведении градуировки, при периодическом контроле стабильности градуировочной характеристики, а также при анализе проб. Результат контроля признается положительным при выполнении условия:

(11)

где

Kф - норматив контроля, %, при вероятности 0,95.

и  - максимальное и минимальное значение оптической плотности;

Dср - среднее арифметическое результатов двух измерений оптической плотности.

Кф = 3 %.

10.2. Контроль размаха выходных сигналов в серии определений.

Контролируемым параметром является относительный размах среднего значения оптической плотности одной серии градуировочного раствора. Контроль осуществляется при построении градуировочной зависимости и контроле стабильности градуировочной характеристики. Результат контроля признается положительным при выполнении условия:

(12)

где

Kр - норматив контроля, %, при вероятности 0,95.

Di max, Di min - максимальное и минимальное значение оптической плотности в одной серии градуировочного раствора.

Di - среднее арифметическое результатов измерения оптической плотности в одной серии градуировочного раствора.

Kр = 10 %

10.3. Периодический контроль стабильности градуировочной характеристики.

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводится не реже 1 раза в квартал, а также при смене реактивов. Контроль проводится по контрольным растворам. Контрольные растворы готовят согласно таб. 1, каждый раствор приготавливают и анализируют 2 раза. Полученные для i-го контрольного раствора два значения оптической плотности признают приемлемым при выполнении условия при нормативе Kраз, равном 10 %.

Среднее арифметическое значение используют для вычисления массы. Результат контроля признаётся удовлетворительным при выполнении условия:

(13)

где

mi - масса Н2SO4 в 5,0 см3i-го контрольного раствора (согласно таб. 1), мкг;

mk - масса Н2SO4 в 5,0 см3 контрольного раствора, найденная по методике и рассчитанная по формуле (7), мкг. Значение mk вычисляется как среднее арифметическое 2-х определений, расхождение между которыми не должно превышать 10 %.

Kст. - норматив контроля (допускаемое отклонение результата измерений массы Н2SO4 в 5,0 см3 контрольного раствора от значения массы, приписанному этому раствору), %, соответствующий вероятности 0,95.

Kст. = 15 %

Примечание:

Если в лаборатории анализ проводится эпизодически, то рекомендуется проводить данный контроль перед каждой серией проб. В этом случае контроль проводят по одной концентрации, значение которой приближается к ожидаемому.

11. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результат измерения округляется до 2-х значащих цифр и записывается в виде:

(С ± 0,25С), мг/м3

Примеры: (0,015 ± 0,004), (0,80 ± 0,20), (2,4 ± 0,6), (35 ± 9), (95 ± 24).

Разработчик:

Главный специалист

ООО «Экосистема»

Н.А. Анисенкова

Приложение 1

Рис. 1
Пробоотборная трубка

Рис. 2
Схема отбора проб

1 - пробоотборная трубка
2 - фильтродержатель,
3 - термометр
4 - тройник
5 - ртутный манометр
6 - аспиратор

Содержание

1. Назначение и область применения методики. 1

2. Метод измерения. 1

3. Характеристика погрешности измерения. 1

4. Средства измерения, реактивы, материалы.. 1

5. Условия безопасного проведения работ. 2

6. Требования к квалификации оператора. 2

7. Условия измерения анализируемых газовых выбросов. 2

8. Подготовка и проведение измерений. 3

9. Обработка результатов измерений. 5

10. Контроль точности результатов измерения. 5

11. Оформление результатов измерений. 6

Приложение 1. 7

 

 

763
Мне нравится
Комментировать Добавить в закладки

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.