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电位法测定密闭环境空气中碱性气溶胶(二)

来源:时间:2025-04-22 02:53:02

2.3 采樣濾膜的电位定密選擇

針對目標物和分析要求選擇不同的濾膜。選擇濾膜時需要考慮濾膜阻力及其對顆粒物的法测阻隔效果,同時還要保證濾膜的闭环材質能夠滿足化學分析的要求。目前對氣溶膠和氫氧化鈉分析的境空碱性胶相關文獻和標準中,多采用聚四氟乙烯濾膜、气中气溶過氯乙烯濾膜、电位定密石英濾膜和玻璃纖維濾膜。法测

針對上述4種濾膜進行對比研究。闭环聚四氟乙烯濾膜具有雜質含量低的境空碱性胶優點,但是气中气溶其機械延展性差、流阻率高,电位定密僅適用於低流量采樣;過氯乙烯濾膜具有雜質含量低、法测易消解的闭环優點,非常適合用於金屬元素的境空碱性胶分析中。但是气中气溶其疏水性強,無法滿足直接在濾膜上加標氫氧化鈉水溶液的實驗要求;而石英濾膜和玻璃纖維濾膜對粒徑大於0.5μm的顆粒物的阻隔效率均不低於99.9%,且具有很好的化學穩定性和化學惰性。石英濾膜的金屬雜質含量相對更少,更適合對金屬的分析。本實驗測定的目標物為氫氧根離子,石英濾膜與玻璃纖維濾膜的背景幹擾均較低,且萃取效率均在90%以上。而石英濾膜材質相對較脆、易剝落,因此最終選取玻璃纖維濾膜對密閉環境空氣中堿性氣溶膠進行采樣。

2.4 前處理方式的選擇

在大氣氣溶膠的酸堿性分析中,可以采用水或稀酸對濾膜進行洗脫。考慮到采用稀酸作為洗脫劑,在現場測試時會對密閉環境造成二次汙染,並且計算公式更為複雜,因此選擇以水作為洗脫劑。

現有標準和文獻中相關的樣品處理方式分別為超聲波提取法、加熱浸出法、振蕩法。在濾膜上加入含100μg氫氧化鈉的氫氧化鈉溶液,然後將濾膜直接剪碎置於比色管中,分別采取超聲、加熱和振蕩方式來對濾膜進行洗脫,測定樣品溶液的pH值,采用式(1)計算得到氫氧化鈉的加標量,考察相同的前處理時間(10min)下不同前處理方式的回收率。試驗結果表明,不同樣品處理方式的回收率差別較小。而振蕩的方式操作簡便,且對溫度的控製最容易實現,便於後續在25℃條件下對樣品溶液的pH值進行測定。因此在采取振蕩的方式來對濾膜進行處理。

2.5 振蕩時間的選擇

樣品振蕩時間直接影響氫氧化鈉的洗脫效率。試驗在濾膜上加入含100μg氫氧化鈉的氫氧化鈉水溶液,直接剪碎置於比色管中,加入20mL水浸泡濾膜,分別振蕩1、5、10、20、30min後測定溶液的pH值,按照式(1)計算得到加標氫氧化鈉的含量。考慮到氫氧化鈉易溶於水,因此振蕩時間僅考察30min以內的回收率變化規律。圖1為不同振蕩時間對回收率的影響。

從圖1可以看出,隨著振蕩時間的延長,回收率緩慢下降。這可能是由於空氣中的CO2會溶解在試樣溶液中,從而使測定結果偏低。振蕩時間在5min內的回收率變化不大,考慮到振蕩過程中CO2的影響,實驗選擇振蕩時間1min。

2.6 檢出限

按照樣品分析的全部步驟,重複n(n≥7)次空白實驗,將各測定結果換算為樣品的濃度,計算n次平行測定的標準偏差,按式(2)計算方法檢出限。

式中:S—n次空白實驗的標準偏差(n≥7);

t(n-1,0.99)—置信度為99%、自由度為n-1的t分

                      布值(當n=7次時,t(6,0.99)=3.14)。

按照實驗方法,采集300L不含堿性氣溶膠的空氣,對空白濾膜進行處理後平行測定7次,以此計算堿性氣溶膠的檢出限,得到空氣中堿性氣溶膠的為0.001mg/m3。

2.7 加標回收與精密度試驗

在濾膜上分別滴加含氫氧化鈉15、30、90、150、300μg的氫氧化鈉溶液,即分別模擬空氣中堿性氣溶膠含量為0.05、0.10、0.30、0.50、1.00mg/m3的條件。將加入氫氧化鈉溶液的濾膜安裝到采樣泵上,啟動采樣泵以10L/min的流量抽取300L幹淨空氣,模擬堿性氣溶膠的采樣過程,然後將完成采樣過程的濾膜剪碎於比色管中,按照樣品的測定過程完成測試。重複上述步驟6次,分別計算方法的精密度與回收率。試驗結果列於表2。

由表2可知,在堿性氣溶膠濃度為0.05~1.00mg/m3範圍內,該方法的回收率為84.4%~90.4%,測定結果的相對標準偏差小於5%。艦船艙室空氣中堿性氣溶膠的最大容許濃度為0.15mg/m3,該方法的測定範圍、回收率和精密度能夠滿足實際樣品的檢測需求。

3 結語

采用玻璃纖維濾膜采集密閉環境空氣中堿性氣溶膠,電位法測定pH值直接計算即可得到空氣中堿性氣溶膠的濃度。該方法操作簡單、高效,環境友好,采樣和測試過程均不會造成二次汙染,滿足潛艇等密閉環境現場測試的要求,且檢出限和測定範圍等指標符合相關控製標準,可以應用於密閉環境中堿性氣溶膠的測定。

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