空气中二氧化硫的测定实验报告

实验十三 空气中二氧化硫含量的测定（甲醛溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法）一、概述二氧化硫(SO 2)又名亚硫酸酐，分子量为 64.06，为无色有很强刺激性气体，沸点10；熔点76.1；对空气的相对密度 2.26。极易溶于水，在 0时，1L 水可溶解79.8L，20溶解 39.4L。也溶于乙醇和乙醚。二氧化硫是一种还原剂，与氧化剂作用生成三氧化硫或硫酸。二氧化硫对结膜和上呼吸道粘膜具有强烈辛辣刺激性，其浓度在 0.9mg/m3 或大于此浓度就能被大多数人嗅觉到。吸入后主要对呼吸器官的损伤，可致支气管炎、肺炎，严重者可致肺水肿和呼吸麻痹。二氧化硫是大气中分布较广，影响较大的主要污染物之一，常常以它作为大气污染的主要指标。它主要来源于以煤或石油为燃料的工厂企业，如火力发电厂、钢铁厂、有色金属冶炼厂和石油化工厂等此外，硫酸制备过程及一些使用硫化物的工厂也可能排放出二氧化硫。测定二氧化硫最常用的化学方法是盐酸副玫瑰苯胺比色法，吸收液是四氯汞钠(钾)溶液，与二氧化硫形成稳定的络合物。为避免汞的污染，近年用甲醛溶液代替汞盐作吸收液。二、实验目的1. 通过对空气中二氧化硫含量的监测，初步掌握甲醛溶液吸收-盐酸副玫瑰苯酚风光光度法测定空气中的二氧化硫含量的原理和方法。2.在总结监测数据的基础上，对校区环境空气质量现状（二氧化硫指标）进行分析评价。三、实验原理1.二氧化硫的基本性质二氧化硫（SO2）又名亚硫酸酐，分子量为 64.06，为无色有很强刺激性的气体，沸点为-10，熔点为-76.6，对空气的相对密度为 2.26。极易溶于水，在 0时，1L 水可溶解 79.8L SO2， 20溶解 39.4L SO2，也溶于乙醇和乙醚。 SO2 是一种还原剂，与氧化剂作用生成 SO3 或 H2SO3。2.盐酸副玫瑰苯酚分光光度法测定 SO2 最常用的化学方法是盐酸副玫瑰苯酚分光光度法，吸收液是 Na2HgCl4 或K2HgCl4 溶液，与 SO2 形成稳定的络合物。为避免汞的污染，近年来用甲醛溶液代替汞盐作吸收液。SO2 被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟甲基磺酸加成化合物，与盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫红色化合物，用风光光度计在 570mm 处进行测定。测定范围为 10mL 样本溶液中含 0.320g SO2。若采样体积为 20L，则可测浓度范围为 0.0151.000mg/m3。3.方法特点加入氨磺酸钠溶液可消除氮氧化物的干扰，采样后放置一段时间可使臭氧自行分解，加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐，可以消除或减小某些重金属的干扰；空气中一般浓度水平的某些重金属和臭氧、氮氧化物不干扰本法测定；本方法克服了四氯汞盐吸收=盐酸副玫瑰苯酚风光光度法对显色温度的严格要求，适宜的显色温度范围较宽，为 1525，可根据室温加以选择。但样品应与标准曲线在同一温度、时间条件下显示测定；本方法也克服了汞的污染。四、实验试剂（一）吸收液储备液（甲醛邻苯二甲酸氢钾）：称取 2.04g 邻苯二甲酸氢钾和0.364g 乙二胺四乙酸二钠（EDTA2Na）溶于水中，加入 5.5ml 3.7g/L 甲醛溶液，用水稀释至 1000ml，混匀。 （本试剂由实验室准备）（二）吸收液使用液：吸取吸收液储备液 25ml 于 250ml 容量瓶中，用水稀释至刻度。（学生完成）（三）氢氧化钠溶液 CNaOH=2mol/L：称取 4gNaOH 溶于 50ml 水中。 （本试剂由实验室准备）（四）氨基磺酸 0.6g/100ml：称取 0.3g 氨基磺酸，溶解于 50ml 水中，并加入 1.5ml 2mol/L NaOH 溶液 pH=5。 （本试剂由实验室准备）（五）盐酸副玫瑰溶液 0.025g/100ml。 （本试剂由实验室准备）（六）碘溶液（1/2 I2=0.10mol/L）：称取 1.27g 碘于烧杯中，加入 4.0g 碘化钾和少量水，搅拌至完全溶解，用水稀释至 100ml，储存于棕色瓶中。 （本试剂由实验室准备）（七）淀粉溶液（0.5g/100ml）：称取 0.5g 可溶性淀粉，用少量水调成糊状，慢慢倒入 100ml 沸水中，继续煮沸至溶液澄清，冷却后存于试剂瓶中，临用现配。 （本试剂由实验室准备）（八）硫代硫酸钠标准溶液（CNa2S2O3=0.1mol/L） 。 （本试剂由实验室准备）（九）二氧化硫标准储备溶液：称取 0.1g 亚硫酸钠（Na2SO3）及 0.01g 乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA2Na）溶于 100ml 新煮沸并冷却的水中，此溶液每 ml 含有相当于（320400）g 二氧化硫。溶液需放置（23）小时后标定其准确浓度。标定方法：吸取 20.00ml 二氧化硫标准储备溶液，置于 250ml 碘量瓶中，加入 50ml 新煮沸但已冷却的水，20.00ml 碘溶液（1/2 I2=0.10mol/L）及 1ml 冰乙酸，盖塞，摇匀。于暗处放置 5min 后，用 0.1mol/L 硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色，加入 2ml 0.5g/100ml 淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为终点。记录滴定所用硫代硫酸钠标准溶液的体积 V，另取水 20ml 进行空白试验，记录空白滴定硫代硫酸钠的体积 V0 。按下式计算二氧化硫标准储备溶液的浓度： 100.22.3)(220 OSNasoCC（学生完成）（十）二氧化硫标准使用液：吸取二氧化硫标准储备液 Xml 于250/.SOCmlgX50ml 容量瓶中，用吸收液使用液定容至刻度。 （学生完成）五、测定步骤（一） 采样用一个内装 8mL 采样吸收液的多孔玻板吸收管，以 0.5L/分钟的流量，采样 40 分钟。同时，测定气温、气压。据此计算出相当于标准状态下的采样体积 V0。附：体积换算0=× 273273+ × 101.3式中， V0为相当于标准状态下的样品体积（L） ； Vt为现场采样的体积（L） ； t 为采样时的气温（） ； P 为采样时的气压（kPa） 。（二） 标准曲线的绘制吸取 SO2标准使用液 0.00、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00mL 与 10mL 比色管中，用吸收使用液定容至 10mL 刻度处，分别加入 0.5mL0.6g/100mL 氨基磺酸钠溶液，0.5mL2.0mol/LNaOH 溶液，充分混匀后，再加入 2.5mL0.025g/100mL 盐酸副玫瑰苯胺溶液，立即混匀。等待显色（可放入恒温水浴中显色） 。参照表 1 选择显色条件：表 1 显色温度与显色时间对应表显色温度/ 10 15 20 25 30显色时间/分钟 40 20 15 10 5稳定时间/分钟 50 40 30 20 10根据实验室室温条件，选择 20对应显色条件进行操作。依据显色条件，用 10mm 比色皿，以吸收液作参比，在波长 570nm 处，测定各管吸光度。以 SO2含量（g）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。（三） 样品测定采样后，样品溶液转入 10mL 比色管中，用少量（1mL）吸收液洗涤吸收管内容物，合并到样品溶液中，并用吸收液定容至 10mL 刻度处。按上述绘制标准曲线的操作步骤，测定吸光度。将测得的吸光度值标在标准曲线上，通过查取或计算，得到样品中 SO2的量（g） 。2六、 注意事项(一)加入氨磺酸钠溶液可消除氮氧化物的干扰，采样后放置一段时间可使臭氧自行分解，加入磷酸和乙二胺四乙酸二钠盐，可以消除或减小某些重金属的干扰。(二)空气中一般浓度水平的某些重金属和臭氧、氮氧化物不干扰本法测定。当 10ml 样品溶液中含有 1g Mn2+或 0.3g 以上 Cr6+时，对本方法测定有负干扰。加入环己二胺四乙酸二钠(简称 CDTA)可消除 0.2mg/L 浓度的 Mn2+的干扰；增大本方法中的加碱量(如加2.0mol/L 的氢氧化钠溶液 1.5ml)可消除 0.1mg/L 浓度的 Cr6+的干扰。(三)二氧化硫在吸收液中的稳定性：本法所用吸收液在 40气温下，放置 3 天，损失率为 1%，37下 3 天损失率为 0.5%。(四)本方法克服了四氯汞盐吸收盐酸副玫瑰苯胺分光光度法对显色温度的严格要求，适宜的显色温度范围较宽(1525)，可根据室温加以选择。但样品应与标准曲线在同一温度、时间条件下显色测定。七、 实验数据记录及处理（一） SO2标准储备液浓度的测定根据上述对 SO2标准储备液浓度进行标定，标定结果如下：表 2 SO2标准储备液标定数据起始刻度（mL） 终止刻度（mL） 滴定体积（mL）1 0.00 14.76 14.76实验组2 0.00 14.72 14.72空白组 0.00 17.78 17.78将两组数据分别代入计算公式可得：2=（ 0） 223×32.0220.00 ×1 0001 =(17.7814.76)×0.1024×32.0220.00 ×1 000=495.11/2 =(17.7814.72)×0.1024×32.0220.00 ×1 000=501.66/求平均值可得： mLgCso /38.4926.501.492 （二） SO2标准使用液使用量计算根据上述计算结果，可以计算：= 5.0/×502= 5.0/×50498.38/= 0.50mL因此，SO 2标准使用液的使用量应为 0.50mL。（三） 采样体积换算根据实验当天气温、气压条件：t = 20，P = 101.8kPa0=0.5 /分 钟 ×40分 钟 × 273273+20 × 101.8101.3 =18.73（四） 标准曲线绘制不同浓度的 SO2标准使用液吸光度测定结果见表 3：表 3 不同含量的 SO2标准使用液吸光度测定结果SO2标准使用液添加体积 0.00 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00SO2含量（g） 0.00 1.25 2.50 5.00 10.00 20.00吸光度 0.054 0.083 0.116 0.184 0.287 0.556换算公式： M = 5.0g/mL × L；其中：MSO 2含量（g） ；LSO2标准使用液添加体积。以 SO2含量（g）为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线：采用 origin 软件进行线性拟合得：Y = A + B * XParameter Value Error-A 0.05249 0.0048B 0.02491 5.09761E-4-R SD N P-0.99916 0.00857 6 <0.0001-得到标准方程：Y=0.02491X+0.05249；R=0.99916，表明吸光度与 SO2含量为正比关系，符合实际。（五） 实验结果计算样品经处理后，测得的吸光度为 0.075。根据标准曲线的方程，可计算出样品中 SO2的量 （g ）：2mLgYMso /90.0241.52 因此空气中的 SO2含量为：2含量 (/3) = 2()0()=0.9018.73=0.048/3八、 实验结果分析（一）