臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量

2018-4-8 0:49:47??????点击:
1 主题内容与适用范围 


本标准规定了臭氧发生器的臭氧浓度,产量和电耗的测定及计算方法。 
适用于以电为能源臭氧发生器的测定。 


2 名词术语 


电耗 specific energy consumption 
设备生产单位重量的成品所消耗的电能。 


3 臭氧发生器的臭氧浓度、产量、电耗的测量和计算方法 


3.1 臭氧浓度 


3.1.1 方法原理概要:臭氧(O3)是一种强氧化剂,与碘化钾(KI)水溶液反应可游离出碘,在取样结束并对溶液酸化后,用0.1000mol/L硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准溶液并以淀粉溶液为指示剂对游离碘进滴定,根据硫代硫酸钠标准溶液的消耗量计算出臭氧量。其反应式为: 
O3+2KI+H2O——O2+I2+2KOH(1) 
I2+2Na2S2O3——2NaI+Na2S4O6(2) 
3.1.2 试剂 
3.1.2.1 碘化钾(KI)溶液(20%):溶解200g碘化钾(分析纯)于1000mL煮沸后冷却的蒸馏水中,用棕色瓶保存于冰箱中,至少储存一天后再用。此溶液1.00mL含0.20g碘化钾。 
3.1.2.2 (1+5)硫酸(H2SO4)溶液:量取浓硫酸(p=1.84;分析纯)溶于5倍体积的蒸馏水中。 
3.1.2.3 C(Na2S2O3·5H2O)=0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液;使用分析天平准确称取24.817g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O;分析纯)用新煮沸冷却的蒸馏水定溶于1000mL的容量瓶中。或称取25g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O;分析纯)溶于1000mL新煮沸冷却的蒸馏水中,此溶液硫代硫酸钠浓度约为0.1mol/L。再加入0.2g碳酸钠(Na2S0O3)或5mL三氯甲烷(CHCL3);标定,调整浓度到0.1000mol/L,贮于棕色瓶中,储存的时间过长时,使用前需要重新标定(标定方法见附录A)。 
3.1.2.4 淀粉溶液;称取1g可溶性淀粉,用冷水调成悬浮浆,然后加入约80mL煮沸水中,边加边搅拌,稀释到100mL;煮沸几分钟后放置沉淀过夜,取上清液使用,如需较长时间保存可加入1.25g水杨酸或0.4g氯化锌。 
3.1.3 试验仪器、设备及对其要求 
3.1.3.1 三角洗瓶(吸收瓶)500mL。 
3.1.3.2 滴定管50mL,宜用精密滴定管。 
3.1.3.3 湿式气体流量计 容量5L。 
3.1.3.4 量筒 20mL 500mL 各一只。 
3.1.3.5 刻度吸管(吸量管)10mL 。 
3.1.3.6 容量瓶 1000mL。 
3.1.3.7 聚乙烯或聚氯乙烯软管,用于输送含臭氧的气体。不可使用橡胶管。 
3.1.4 实验程序及方法:量取20mL的碘化钾溶液(3.1.2.1),倒入500mL的吸收瓶中,再加入350mL蒸馏水,待臭氧发生器运行稳定后于臭氧化气体出口处取样,先通入吸收瓶(3.1.3.1)对臭氧进行吸收后再通过湿式气体流量计(3.1.3.3)对气体计量,气体通过量为2000mL(时间控制在4min左右),停止取样后立即加入5mL(1+5)硫酸溶液(3.1.2.2)(使pH值降至2.0以下)并摇匀,静置5min。用0.1000mol/L的硫代硫酸钠标准深液(3.1.2.3)滴定,待溶液呈浅黄色时加入淀粉溶液(3.1.2.4)几滴(约1mL),继续小心迅速的滴定的颜色消失为止。记录硫代硫酸钠标准溶液用量。 
3.1.5 臭氧浓度的计算 
Co3=ANa×B×2400/V0(mg/L) (3) 
式中:Co3——臭氧浓度,mg/L; 
ANa——硫代硫酸钠标准溶液用量,mL; 
B ——硫代硫酸钠标准溶液浓度,mol/L; 
V0 ——臭氧化气体取样体积,mL; 
臭氧浓度大于等于3mg/L时,此测试结果的精密度在±1%以内。 


3.2 臭氧产量 


3.2.1 方法原理概要:臭氧浓度数值与进入臭氧发生器总气体量数值的乘积即为产量。 
3.2.2 设备、仪器及对其要求 
3.2.2.1 压力表 1.5级 
3.2.2.2 气体转子流量计 工业级 
3.2.3 气体流量的修正计算:流量计使用时被测气体的温度、压力,往往与流量计分度标定时有所不同。因此,使用时读数的流量显示值,常常不是流经流量计气体的真实反映,必须予以修正。其公式如下: 
QN=(PsTN/PNTs)1/2·Qs(m3/h或L/h) (4) 
式中:QN——标准状态下,气体实际流量,m3/h或L/h; 
Qs——测量(试验)状态下,气体在仪表中的显示流量,m3/h或L/h; 
Ps——测量(试验)状态下,气体的压力,Pa; 
TN——仪表标定时的绝对温度,(273.15+20)K; 
Ts——测量(试验)状态下,气体的温度K; 
PN——仪表标定状态时的绝对压力(一个标准大气压1.01325×105Pa)。 
3.2.4 臭氧产量的计算 
Do3=Co3·QN(g或mg) (5) 
式中 Do3——臭氧产量,g或mg。 


3.3 电耗 
3.3.1 方法原理概要:臭氧发生器实测消耗电功率与单位臭氧产量之比为电耗。 
3.3.2 设备、仪器及对其要求。 
3.3.2.1 电压表(伏特表)0.5级。 
3.3.2.2 电流表(安培表)0.5级。 
3.3.2.3 功率表(瓦特表)0.5级。 
3.3.2.4 静电高电压表1.5级。 
3.3.2.5 电度表2.0级。 
3.3.3 电耗计算:以功率表(瓦特表)(3.3.2.3)测得数值或电度表(3.3.2.5)单位时间内记录累积数值与单位时间内臭氧产量之比即为电耗,公式如下: 
P=W/Do3(W·h/g·O3或kW·h/kg·O3) (6)或 
P=AH/Do3(W·h/g·O3或kW·h/kg·O3) (7) 
式中 P——臭氧单位电耗,W·h/g·O3或kW·h/kg·O3; 
W——电功率,W或kW; 
AH——电度表单位时间时内累积数值,kW·h。 


附录A 硫代硫酸钠标准溶液的标定(补充件) 


本附录列出两种对硫代硫酸钠标准溶液的标定方法,在硫代硫酸钠标准溶液的标定中,等同使用。 


A1 方法一 
A1.1 试剂 
A1.1.1 碘化钾(KI),分析纯。 
A1.1.2 C(1/6K2Cr2O7)=0.1000mol/L重铬酸钾标准溶液:使用分析天平准确称取于105~110oC烘干2h,并在硅胶干燥器中冷却30min以上的重铬酸钾4.9032g,定溶于1000mL容量瓶中摇匀。 
A1.2 试验仪器、设备及对其要求 
A1.2.1 碘量瓶 250mL; 
A1.2.2 称液管 10.00mL; 
A1.3 方法、步骤:称取1g碘化钾(A1.1.1)置于250mL碘量瓶(A1.2.1)内,并加入100mL蒸馏水,用移液管(A1.2.2)移入10.00mL,0.1000mol/L重铬酸钾标准溶液(A1.1.2),加入5mL(1+5)硫酸溶液(3.1.2.2),静置5min。用待标定的硫代硫酸钠标准溶液(3.1.2.3)滴定,待溶液变成淡黄色后,加入约1mL淀粉溶液(3.1.2.4),继续滴定至恰使蓝色消退为止,记录用量。硫代硫酸钠标准溶液的浓度为: 
N1=N2V/V1(mol/L)(A1) 
式中 N1——硫代硫酸钠标准溶液浓度,mol/L; 
N2——重铬酸钾标准溶液浓度,0.1000mol/L; 
V1——硫代硫酸钠溶液消耗量,mL; 
V2——取用重铬酸钾标准溶液的体积,mL; 


A2 方法二 
A2.1 试剂 
A2.1.1 碘酸钾(KIO3)。 
A2.1.2 乙酸(CH3COOH)。 
A2.2 方法、步骤:使用分析天平准确称取0.15g在105~110oC烘干1h,并置于硅胶干燥器中冷却30min以上的碘酸钾(A2.1.1)2份,分别放入250mL碘量瓶中(A1.2.1),每瓶各加入100mL蒸馏水,使碘酸钾溶解,再各加入3g碘化钾(A1.1.1)及10mL乙酸(A2.1.2),摇匀,在暗处静置5min,用待标定的硫代硫酸钠溶液(3.1.2.3)滴定,待溶液变成淡黄色后,加入约1mL淀粉溶液(3.1.2.4),继续滴定至恰使蓝色消退为止,记录用量。硫代硫酸钠标准溶液浓度为: 
B=W/ V×214.00/6000=W/ V×0.03567 (mol/L) (A2) 
式中 B——硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L; 
W——碘酸钾的重量,g; 
V——硫代硫酸钠标准溶液消耗量,mL。 
两平行样品的结果相差不得大于2%。 


附录B 测量的质量(参考件) 


本附录是对测量质量问题的说明。 


B1 化学分析 
B1.1 一般规则:本标准关于化学分析的一般规则(名词、术语、玻璃仪器的选用及洗涤等)参照GB5750《生活饮用水标准检验法》“第一篇总则,1一般规则”的有关内容。 
B1.2 溶液质量:除试剂的质量影响外,其他影响溶液质量的因素及避象和预防方法按有关规定执行。 
注:可参看《水和废水监测分析》(第三版)“六 化学试剂与试液的配制(五)试液的质量”的有关内容。 
B1.3 溶液表示法 
B1.3.1 浓度:本标准中,浓度均指量浓度(摩尔浓度)其表示如下: 
C(B)=a mol/L 
式中 C——浓度符号; 
(B)——物质基本单元; 
a ——浓度数值; 
mol/L——单位。 
B1.3.2 (a+b)溶液:按一定体积的比例混合的溶液“a”代表溶质体积,“b”代表溶剂体积。 
B1.3.3 溶液(a%):习惯称重量百分比浓度,在化学分析中常指溶质a的质量(重量)与溶液体积之比(m/V),是一种不准确的表示法,本标准在括号中列“a%”只是习惯用法的标记。本标准采用的表示方法是:此溶液1.00mL含a克某物质,a指某物质质量(重量)数。 


B2 仪器、仪表 
B2.1 天平、电工仪表、流量和压力仪表应定期检定、校正。 
B2.2 电工仪表的检定和校正应按国家有关规定及规程进行,检定和校正应在国家授权的电工仪表检定和校正单位进行,并对已检定和校正的仪表出具证明。 
B2.3 流量和压力仪表应按国家有关规定及规程检定和校正。 
B2.4 玻璃量器容量的检定应按国家有关规定和规程进行,可参看《水和废水监测分析法》(第三版)“五量器的容量检定”。 


B3 测量结果的表示方法和数据处理 
B3.1 测量结果的表示方法和数据处理参照GB5750“第一篇总则,3水质检验结果的表示方法和数据处理”的有关内容。