臭氧發(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量

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1 主題內(nèi)容與適用范圍 


本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了臭氧發(fā)生器的臭氧濃度,產(chǎn)量和電耗的測定及計算方法。 
適用于以電為能源臭氧發(fā)生器的測定。 


2 名詞術(shù)語 


電耗 specific energy consumption 
設(shè)備生產(chǎn)單位重量的成品所消耗的電能。 


3 臭氧發(fā)生器的臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量和計算方法 


3.1 臭氧濃度 


3.1.1 方法原理概要:臭氧(O3)是一種強氧化劑,與碘化鉀(KI)水溶液反應(yīng)可游離出碘,在取樣結(jié)束并對溶液酸化后,用0.1000mol/L硫代硫酸鈉(Na2S2O3)標(biāo)準(zhǔn)溶液并以淀粉溶液為指示劑對游離碘進(jìn)滴定,根據(jù)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量計算出臭氧量。其反應(yīng)式為: 
O3+2KI+H2O——O2+I2+2KOH(1) 
I2+2Na2S2O3——2NaI+Na2S4O6(2) 
3.1.2 試劑 
3.1.2.1 碘化鉀(KI)溶液(20%):溶解200g碘化鉀(分析純)于1000mL煮沸后冷卻的蒸餾水中,用棕色瓶保存于冰箱中,至少儲存一天后再用。此溶液1.00mL含0.20g碘化鉀。 
3.1.2.2 (1+5)硫酸(H2SO4)溶液:量取濃硫酸(p=1.84;分析純)溶于5倍體積的蒸餾水中。 
3.1.2.3 C(Na2S2O3·5H2O)=0.1000mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液;使用分析天平準(zhǔn)確稱取24.817g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O;分析純)用新煮沸冷卻的蒸餾水定溶于1000mL的容量瓶中?;蚍Q取25g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O;分析純)溶于1000mL新煮沸冷卻的蒸餾水中,此溶液硫代硫酸鈉濃度約為0.1mol/L。再加入0.2g碳酸鈉(Na2S0O3)或5mL三氯甲烷(CHCL3);標(biāo)定,調(diào)整濃度到0.1000mol/L,貯于棕色瓶中,儲存的時間過長時,使用前需要重新標(biāo)定(標(biāo)定方法見附錄A)。 
3.1.2.4 淀粉溶液;稱取1g可溶性淀粉,用冷水調(diào)成懸浮漿,然后加入約80mL煮沸水中,邊加邊攪拌,稀釋到100mL;煮沸幾分鐘后放置沉淀過夜,取上清液使用,如需較長時間保存可加入1.25g水楊酸或0.4g氯化鋅。 
3.1.3 試驗儀器、設(shè)備及對其要求 
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 濕式氣體流量計 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 聚乙烯或聚氯乙烯軟管,用于輸送含臭氧的氣體。不可使用橡膠管。 
3.1.4 實驗程序及方法:量取20mL的碘化鉀溶液(3.1.2.1),倒入500mL的吸收瓶中,再加入350mL蒸餾水,待臭氧發(fā)生器運行穩(wěn)定后于臭氧化氣體出口處取樣,先通入吸收瓶(3.1.3.1)對臭氧進(jìn)行吸收后再通過濕式氣體流量計(3.1.3.3)對氣體計量,氣體通過量為2000mL(時間控制在4min左右),停止取樣后立即加入5mL(1+5)硫酸溶液(3.1.2.2)(使pH值降至2.0以下)并搖勻,靜置5min。用0.1000mol/L的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)深液(3.1.2.3)滴定,待溶液呈淺黃色時加入淀粉溶液(3.1.2.4)幾滴(約1mL),繼續(xù)小心迅速的滴定的顏色消失為止。記錄硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液用量。 
3.1.5 臭氧濃度的計算 
Co3=ANa×B×2400/V0(mg/L) (3) 
式中:Co3——臭氧濃度,mg/L; 
ANa——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液用量,mL; 
B ——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度,mol/L; 
V0 ——臭氧化氣體取樣體積,mL; 
臭氧濃度大于等于3mg/L時,此測試結(jié)果的精密度在±1%以內(nèi)。 


3.2 臭氧產(chǎn)量 


3.2.1 方法原理概要:臭氧濃度數(shù)值與進(jìn)入臭氧發(fā)生器總氣體量數(shù)值的乘積即為產(chǎn)量。 
3.2.2 設(shè)備、儀器及對其要求 
3.2.2.1 壓力表 1.5級 
3.2.2.2 氣體轉(zhuǎn)子流量計 工業(yè)級 
3.2.3 氣體流量的修正計算:流量計使用時被測氣體的溫度、壓力,往往與流量計分度標(biāo)定時有所不同。因此,使用時讀數(shù)的流量顯示值,常常不是流經(jīng)流量計氣體的真實反映,必須予以修正。其公式如下: 
QN=(PsTN/PNTs)1/2·Qs(m3/h或L/h) (4) 
式中:QN——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,氣體實際流量,m3/h或L/h; 
Qs——測量(試驗)狀態(tài)下,氣體在儀表中的顯示流量,m3/h或L/h; 
Ps——測量(試驗)狀態(tài)下,氣體的壓力,Pa; 
TN——儀表標(biāo)定時的絕對溫度,(273.15+20)K; 
Ts——測量(試驗)狀態(tài)下,氣體的溫度K; 
PN——儀表標(biāo)定狀態(tài)時的絕對壓力(一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.01325×105Pa)。 
3.2.4 臭氧產(chǎn)量的計算 
Do3=Co3·QN(g或mg) (5) 
式中 Do3——臭氧產(chǎn)量,g或mg。 


3.3 電耗 
3.3.1 方法原理概要:臭氧發(fā)生器實測消耗電功率與單位臭氧產(chǎn)量之比為電耗。 
3.3.2 設(shè)備、儀器及對其要求。 
3.3.2.1 電壓表(伏特表)0.5級。 
3.3.2.2 電流表(安培表)0.5級。 
3.3.2.3 功率表(瓦特表)0.5級。 
3.3.2.4 靜電高電壓表1.5級。 
3.3.2.5 電度表2.0級。 
3.3.3 電耗計算:以功率表(瓦特表)(3.3.2.3)測得數(shù)值或電度表(3.3.2.5)單位時間內(nèi)記錄累積數(shù)值與單位時間內(nèi)臭氧產(chǎn)量之比即為電耗,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——臭氧單位電耗,W·h/g·O3或kW·h/kg·O3; 
W——電功率,W或kW; 
AH——電度表單位時間時內(nèi)累積數(shù)值,kW·h。 


附錄A 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定(補充件) 


本附錄列出兩種對硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定方法,在硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定中,等同使用。 


A1 方法一 
A1.1 試劑 
A1.1.1 碘化鉀(KI),分析純。 
A1.1.2 C(1/6K2Cr2O7)=0.1000mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:使用分析天平準(zhǔn)確稱取于105~110oC烘干2h,并在硅膠干燥器中冷卻30min以上的重鉻酸鉀4.9032g,定溶于1000mL容量瓶中搖勻。 
A1.2 試驗儀器、設(shè)備及對其要求 
A1.2.1 碘量瓶 250mL; 
A1.2.2 稱液管 10.00mL; 
A1.3 方法、步驟:稱取1g碘化鉀(A1.1.1)置于250mL碘量瓶(A1.2.1)內(nèi),并加入100mL蒸餾水,用移液管(A1.2.2)移入10.00mL,0.1000mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(A1.1.2),加入5mL(1+5)硫酸溶液(3.1.2.2),靜置5min。用待標(biāo)定的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(3.1.2.3)滴定,待溶液變成淡黃色后,加入約1mL淀粉溶液(3.1.2.4),繼續(xù)滴定至恰使藍(lán)色消退為止,記錄用量。硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為: 
N1=N2V/V1(mol/L)(A1) 
式中 N1——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度,mol/L; 
N2——重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度,0.1000mol/L; 
V1——硫代硫酸鈉溶液消耗量,mL; 
V2——取用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL; 


A2 方法二 
A2.1 試劑 
A2.1.1 碘酸鉀(KIO3)。 
A2.1.2 乙酸(CH3COOH)。 
A2.2 方法、步驟:使用分析天平準(zhǔn)確稱取0.15g在105~110oC烘干1h,并置于硅膠干燥器中冷卻30min以上的碘酸鉀(A2.1.1)2份,分別放入250mL碘量瓶中(A1.2.1),每瓶各加入100mL蒸餾水,使碘酸鉀溶解,再各加入3g碘化鉀(A1.1.1)及10mL乙酸(A2.1.2),搖勻,在暗處靜置5min,用待標(biāo)定的硫代硫酸鈉溶液(3.1.2.3)滴定,待溶液變成淡黃色后,加入約1mL淀粉溶液(3.1.2.4),繼續(xù)滴定至恰使藍(lán)色消退為止,記錄用量。硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為: 
B=W/ V×214.00/6000=W/ V×0.03567 (mol/L) (A2) 
式中 B——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L; 
W——碘酸鉀的重量,g; 
V——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量,mL。 
兩平行樣品的結(jié)果相差不得大于2%。 


附錄B 測量的質(zhì)量(參考件) 


本附錄是對測量質(zhì)量問題的說明。 


B1 化學(xué)分析 
B1.1 一般規(guī)則:本標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于化學(xué)分析的一般規(guī)則(名詞、術(shù)語、玻璃儀器的選用及洗滌等)參照GB5750《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗法》“第一篇總則,1一般規(guī)則”的有關(guān)內(nèi)容。 
B1.2 溶液質(zhì)量:除試劑的質(zhì)量影響外,其他影響溶液質(zhì)量的因素及避象和預(yù)防方法按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 
注:可參看《水和廢水監(jiān)測分析》(第三版)“六 化學(xué)試劑與試液的配制(五)試液的質(zhì)量”的有關(guān)內(nèi)容。 
B1.3 溶液表示法 
B1.3.1 濃度:本標(biāo)準(zhǔn)中,濃度均指量濃度(摩爾濃度)其表示如下: 
C(B)=a mol/L 
式中 C——濃度符號; 
(B)——物質(zhì)基本單元; 
a ——濃度數(shù)值; 
mol/L——單位。 
B1.3.2 (a+b)溶液:按一定體積的比例混合的溶液“a”代表溶質(zhì)體積,“b”代表溶劑體積。 
B1.3.3 溶液(a%):習(xí)慣稱重量百分比濃度,在化學(xué)分析中常指溶質(zhì)a的質(zhì)量(重量)與溶液體積之比(m/V),是一種不準(zhǔn)確的表示法,本標(biāo)準(zhǔn)在括號中列“a%”只是習(xí)慣用法的標(biāo)記。本標(biāo)準(zhǔn)采用的表示方法是:此溶液1.00mL含a克某物質(zhì),a指某物質(zhì)質(zhì)量(重量)數(shù)。 


B2 儀器、儀表 
B2.1 天平、電工儀表、流量和壓力儀表應(yīng)定期檢定、校正。 
B2.2 電工儀表的檢定和校正應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)定及規(guī)程進(jìn)行,檢定和校正應(yīng)在國家授權(quán)的電工儀表檢定和校正單位進(jìn)行,并對已檢定和校正的儀表出具證明。 
B2.3 流量和壓力儀表應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)定及規(guī)程檢定和校正。 
B2.4 玻璃量器容量的檢定應(yīng)按國家有關(guān)規(guī)定和規(guī)程進(jìn)行,可參看《水和廢水監(jiān)測分析法》(第三版)“五量器的容量檢定”。 


B3 測量結(jié)果的表示方法和數(shù)據(jù)處理 
B3.1 測量結(jié)果的表示方法和數(shù)據(jù)處理參照GB5750“第一篇總則,3水質(zhì)檢驗結(jié)果的表示方法和數(shù)據(jù)處理”的有關(guān)內(nèi)容。