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1、1,学习指南 1.了解工业气体的种类及分析方法。 2.掌握气体分析仪器的组成及使用方法。 3.掌握吸收气体体积法、燃烧法的测定原理及方法。 4.能正确组装气体分析仪器并能熟练使用气体分析仪测定气体的含量。 5.能计箅可燃性气体组分的含量。,第8章 气体分析,2,8.1 概述,8.1.1 工业气体分类 8.1.2 工业气体分析的方法,3,（1）天然气 煤与石油组成分解的产物，存在于含煤或石油的地层中。主要成分是甲烷。 （2）焦炉煤气 煤在800以上炼焦的副产物。主要成分是氢气和甲烷。 （3）石油气 石油裂解的产物。主要成分是甲烷、烯烃及其他碳氢化合物。 （4）水煤气 由水蒸气作用于赤热的煤而生成
2、。主要成分是一氧化碳和氢气。,8.1.1 工业气体分类,1.气体燃料,4,除上述的天然气、焦炉煤气、石油气、水煤气等均可作为化工原料气外，还有其他几种： （1）黄铁矿焙烧炉气 主要成分是二氧化硫，用于合成硫酸。4FeS7O22Fe2O34SO2 （2）石灰焙烧窑气 主要成分是二氧化碳，用于制碱工业。CaCO3CaOCO2 工业气体产品种类很多，如氢气、氮气、氧气、乙炔气和氦气等。,8.1.1 工业气体分类,2.化工原料气体,3.气体产品,5,各种工业用的烟道气，即燃料燃烧后的产物，主要成分为N2、O2、CO、CO2、水蒸气及少量的其他气体。在化工生产中排放出来的大量尾气，情况各不相同，组成较为
3、复杂。,8.1.1 工业气体分类,4.废气,6,工业厂房内的空气，一般含有生产用的气体。这些气体中有些对身体有害；有些能够引起燃烧爆炸。工业厂房空气在分析上是指厂房空气中这类有害气体。,8.1.1 工业气体分类,5.厂房空气,7,工业气体分析方法根据测定原理可分为：化学分析法、物理分析法、物理化学分析法。 1.化学分析法 根据气体的某一化学特性进行测定的，如吸收法、燃烧法。 2.物理分析法 根据气体的物理特性，如密度、热导率、折射率、热值等来进行测定的。,8.1.2 工业气体分析的方法,8,3.物理化学分析方法 根据气体的物理化学特性来进行测定的，如电导法、色谱法和红外光谱法等。,8.1.2
4、工业气体分析的方法,9,当气体混合物中各个组分的含量为常量时，一般采用体积分数来表示； 气体混合物中各组分的含量是微量时，一般采用每升或每立方米中所含的质量（mg）或体积（ml）来表示； 气体中被测物质是固体或液体（各种灰尘、烟、各种金属粉末），这些杂质浓度一般用质量单位来表示比较方便。,8.1.2 工业气体分析的方法,10,8.2 气体分析仪器,8.2.1 气体分析仪器的组成 8.2.2 气体分析仪器的装置,11,量取一定量气体体积的装置，量气管的类型有单臂式和双臂式两类。 （1）单臂式量气管:单臂式量气管分为直式、单球式、双球式三种。 直式量气管：是最简单的量气管，是一支容积为100ml有
5、刻度的玻璃管，分度值为0.2ml，可读出在100ml范围内的气体体积,8.2.1 气体分析仪器的组成,1.量气管,12,单球式量气管：下端细长部分一般有4060ml的刻度，分度值为0.1ml，上部球状的部分也有刻度,一般较少使用，精度也不高,8.2.1 气体分析仪器的组成,1.量气管,13,双球式量气管：上部有2个球状部分，其中上球的体积为25ml，下球的体积为35ml，下端为细长部分，一般刻有40ml刻度线，分度值为0.1ml，是常用于测量气体体积的部分，而球形部分的体积用于固定气体体积的测量，如量取25.00ml气体体积，用于燃烧法实验等。 量气管的末端用橡皮管与水准瓶相连，顶端是吸入气体
6、与排出气体的出口，可与取样管相通,8.2.1 气体分析仪器的组成,1.量气管,14,（2）双臂式量气管：总体积也是100ml，左臂由4个20ml玻璃球组成，右臂是体积20ml（加上备用部分共22ml）的细管，分度值为0.05ml。可以测量100ml以内的气体体积。量气管顶端通过活塞1与取样器、吸收瓶相连，下端活塞2、活塞3可分别量取气体体积，末端用橡皮管与水准瓶相连。,8.2.1 气体分析仪器的组成,1.量气管,15,当打开活塞2、活塞3并使活塞1与大气相通，升高水准瓶时，液面上升，将量气管中原有气体排出，然后旋转活塞1使之与取试样器或气体贮存器相连，先关上活塞3，放下水准瓶，气体自活塞1引入
7、左臂球形管中，测量一部分气体体积，然后关上活塞2，打开活塞3，气体流入细管中，关上活塞1，测量出细管中气体的体积，两部分体积之和即为所取气体的体积。如测量53.25ml气体时，用左臂量取40ml，右臂量取13.25ml，总体积即为53.25ml。,8.2.1 气体分析仪器的组成,1.量气管,16,（3）量气管的使用：当水准瓶升高时，液面上升，可将量气管中的气体排出。当水准瓶降低时液面下降，将气体吸入量气管；和进气管、排气管配合使用，可完成排气和吸入气体样品的操作，收集足够的气体以后，关闭气体分析器上的进样阀门。将量气管的液面与水准瓶的液面对齐（处在同一个水平面上），读出量气管上的读 数，即为气
8、体的体积。,8.2.1 气体分析仪器的组成,1.量气管,17,（1）气体流量计一常称湿式流量计，由金属筒构成，其中盛半筒水，在筒内有一金属鼓轮将圆筒分割为四个小室。鼓轮可以绕着水平轴旋转，当空气通过进气口进入小室时，推动鼓轮旋转，鼓轮的旋转轴与筒外刻度盘上的指针相连，指针所指示的读数，即为采集的气体试样体积。,8.2.1 气体分析仪器的组成,2.气量表,18,刻度盘上的指针每转一圈一般为5L、10L。流量针上附有水平仪，底部装有螺旋，以便调节流量针的水平位置。另外还有压力计和温度计，用以测量通过气体的温度，压力计是用以调节通过气体的压力与大气的压力相等，便于体积换算。湿式流量计的准确度高，但测
9、量气体的体积有一定限额，并且不易携带。 常用于其他流量计的校正或化验室固定使用,8.2.1 气体分析仪器的组成,2.气量表,19,（2）气体流速计：是化验室中使用最广泛的仪器。用以测量气体流速，从而计算出气体的体积。 其原理是当气体通过毛细管时由于管子狭窄部分的阻力，在此管中产生的气压降低，阻力前后压力之差由装某种液体的U形管至两臂液面的差别表示出来。 气体流速越大液面差别也越大。,8.2.1 气体分析仪器的组成,2.气量表,20,（3）转子流量计：是由上粗下细的锥形玻璃管与上下浮动的转子组成。转子一般用铜或铝等金属及有机玻璃和塑料制成。 气流越大，转子升得越高。在生产现场使用比较方便。 用吸
10、收管采样时，在吸收管与转子流量计之间须接一个干燥管，否则湿气凝结在转子上，将改变转子的质量而产生误差。 转子流量计的准确性比流速计差。,8.2.1 气体分析仪器的组成,2.气量表,21,梳形管是将量气管和吸收瓶及燃烧瓶连接起来的装置，通过活塞，改变气体流动的方向。,8.2.1 气体分析仪器的组成,3.梳形管,22,气体进行吸收作用的装置，瓶中装有吸收剂，气体分析时吸收作用即在此瓶中进行。 吸收瓶分为两部分，一部分是作用部分，另一部分是承受部分。每部分的体积应比量气管大，约为120150ml，二者可以并列，也可以上下排列，还可以一部分置于另一部分之内。作用部分经活塞与梳形管相连，承受部分与大气相
11、通。,8.2.1 气体分析仪器的组成,4.吸收瓶,23,使用时，将吸收液吸至作用部分的顶端，气体由量气管进入吸收瓶中，吸收液由作用部分流入承受部分，气体与吸收液发生吸收作用。,8.2.1 气体分析仪器的组成,4.吸收瓶,24,为了增大气体与吸收剂的接触面积以提高气体吸收效率，在吸收部分内装有许多直立的玻璃管。接触式吸收瓶另一种名为鼓泡式吸收瓶。气体经过几乎伸至瓶底的细管而进入吸收瓶中。由此细管出来的气体被分散成细小的气泡，经过吸收液上升，然后集中在作用部分的上部，此种吸收效果最好。,8.2.1 气体分析仪器的组成,4.吸收瓶,25,内装封闭液，与量气管连接构成连通器，用以吸入或排出气体。,8.
12、2.1 气体分析仪器的组成,5.水准瓶,26,是一个球形厚壁的硬质玻璃容器，在球的上端熔封两条铂丝，铂丝的外端经导线与电源连接。球的下端管口用橡皮管连接水准瓶。,8.2.1 气体分析仪器的组成,6.爆炸瓶,27,使用前用封闭液充满到球的顶端，引入气体后封闭液至水准瓶中，用感应线圈在铂丝间得到火花（目前使用较为方便的是压电陶瓷火花发生器，其原理是借助2只圆柱形特殊陶瓷受到相对冲击后产生104V以上高压脉冲电流，火花发生率高，可达100，不用电源，安全可靠，发火次数可达五万 次以上。有手枪式和盒式两种，使用非常 简单），以点燃混合气体。,8.2.1 气体分析仪器的组成,6.爆炸瓶,28,样式与吸收
13、瓶相似，也分作用部分与承受部分，上下排列。可燃性气体在作用部分中燃烧，承受部分用以承受自作用部分排出的封闭液。管中有用于加热的一段铂质螺旋丝，铂丝的两端与熔封在玻璃管中的两条铜丝相连，铜丝的另一端通过一个适当的变压器及变阻器与电源相连，混合 气体引入作用部分，通电后铂丝炽热，混合气 体在铂丝的附近缓慢燃烧。,8.2.1 气体分析仪器的组成,7.缓燃管,29,将氧化铜装在石英管管的中部，用电炉或煤气灯加热，然后使气体往返通过而进行燃烧。燃烧空间长度约为10cm，管内径为6mm。,8.2.1 气体分析仪器的组成,8.氧化铜燃烧管,30,按照从左至右；从上至下的原则。即先安装吸收瓶、燃烧管、量气管，
14、然后将活塞安装在吸收瓶、燃烧管、量气管上，再安装梳形管、最后安装水准瓶。,8.2.1 气体分析仪器的组成,9.仪器的组装,31,改良式奥氏气体分析仪，是由1支量气管、4个吸收瓶和1个爆炸瓶组成。它可进行CO2、O2、CH4、H2、N2混合气体的分析测定。其优点是构造简单、轻便，操作容易，分析快速。缺点是精度不高，不能适应更复杂的混合气体分析。,8.2.2 气体分析仪器的装置,1.改良式奥氏（QF190型）气体分析仪,32,8.2.2 气体分析仪器的装置,1.改良式奥氏（QF190型）气体分析仪,33,苏式气体分析仪，是由1支双臂式量气管、7个吸收瓶、1个氧化铜燃烧管和1个缓燃管等组成。它可进行
15、煤气全分析或更复杂的混合气体分析。仪器构造复杂，分析速度较慢；但精度较高，实用性较广。,8.2.2 气体分析仪器的装置,2.苏式（BT）型气体分析仪,34,8.2.2 气体分析仪器的装置,2.苏式（BT）型气体分析仪,35,3.气体分析仪器的使用 以改良式奥氏气体分析仪的使用为例： （1）准备工作：首先将洗涤洁净、干燥气体分析仪各部件，用橡皮管连接安装好。所有旋转活塞都必须涂抹润滑剂，使其转动灵灾活。,8.2.2 气体分析仪器的装置,2.苏式（BT）型气体分析仪,36,依照拟好的分析顺序，将各吸收剂分别由吸收瓶的承受部分注入吸收瓶中。如在进行煤气分析时，吸收瓶中注入33的KOH溶液；吸收瓶中注
16、入焦性没食子酸碱性溶液；吸收瓶、中注入亚铜氨溶液。在吸收液上部可倒入58ml液体石蜡。 水准瓶中注入封闭液。,8.2.2 气体分析仪器的装置,3.气体分析仪器的使用,37,依次同样使吸收瓶、及爆炸球等液面均升至标线。再将三通活塞5旋至a位置，提高水准瓶，将量气管内的气体排出，并使液面升至标线，然后将三通活塞5旋至b位置，将水准并瓶放在底板上，如量气管内液面开始稍微移动后即保持不变，并且各吸收瓶及爆炸球等的液面也保持不变，表示仪器已不漏气。如果液面下降，则有漏气之处。（一般常在橡皮管连接处或者活塞），应检查出，重新处理。,8.2.2 气体分析仪器的装置,3.气体分析仪器的使用,38,8.3 气体化学分析法,8.3.1 吸收法 8.3.2 燃烧法 8.3.3 气体分析其他方法,39,气体化学吸收法应包括吸收体积法、吸收滴定法、吸收称量法和吸收比色法等。,1.吸收体积法,8.3.1 吸收法,40,（1）原理 利用气体的化学性质，使气体混合物和特定的吸收
