《气体分析》PPT课件.ppt
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1、第第5章章 气体分析气体分析 1 概述概述 2气体的化学分析法气体的化学分析法 3 气体分析的仪器气体分析的仪器 工业生产中常使用气体作为工业生产中常使用气体作为原料原料或或燃料燃料;化工生;化工生产的化学反应常常有副产物废气;燃料燃烧后也产的化学反应常常有副产物废气;燃料燃烧后也产生废气(如烟道气);生产厂房空气中常混有产生废气(如烟道气);生产厂房空气中常混有一定量生产气体。一定量生产气体。一、概述一、概述所以工业气体共分四大类:所以工业气体共分四大类:1.化工原料气化工原料气 2.气体燃料气体燃料 3.废气废气 4.厂房空气厂房空气1)天然气:主要是)天然气:主要是 CH495%(煤或石
2、油组成物的分解产物)(煤或石油组成物的分解产物)2)炼油气:)炼油气:CH4及其它低分子量的及其它低分子量的C、H化合物化合物(原油热处理(原油热处理产物)产物)3)焦炉煤气:)焦炉煤气:H2、CH4(煤(煤800炼焦油气态产物)炼焦油气态产物)4)水煤气:)水煤气:CO、H2(水蒸气和炽热的煤作用,得到半水煤气)(水蒸气和炽热的煤作用,得到半水煤气)5)硫铁矿焙烧炉气:)硫铁矿焙烧炉气:SO2 6-9%用于制造硫酸用于制造硫酸6)石灰焙烧窑气:)石灰焙烧窑气:CO2 32-40%用于制碱和制糖工业用于制碱和制糖工业 化工原料气是无机、有机合成的重要原料,主要有:化工原料气是无机、有机合成的重
3、要原料,主要有:上述天然气、炼油气、焦炉、煤气、水上述天然气、炼油气、焦炉、煤气、水煤气及半水煤气等,除了作为化工生产煤气及半水煤气等,除了作为化工生产原料气体之外,也可作为气体燃料。原料气体之外,也可作为气体燃料。气气 体体 燃燃 料料燃烧炉的烟道气的组成为:燃烧炉的烟道气的组成为:N2、O2、CO2、CO、水蒸气及少量其它气体、水蒸气及少量其它气体。如:硫酸、硝酸厂排入大气的废气中含有少量如:硫酸、硝酸厂排入大气的废气中含有少量的的SO2和和NO2;制碱厂排出废气中含有少量制碱厂排出废气中含有少量CO2;总之,有机化工的废气是各种各样的。总之,有机化工的废气是各种各样的。废废 气:气:生产
4、设备漏气生产设备漏气生产厂房内空气含生产厂房内空气含生产用气生产用气危害健康危害健康甚至燃烧爆甚至燃烧爆炸炸。厂房空气气体分析意义:气体分析意义:在工业生产中为了正常安全生产,对各种工业气在工业生产中为了正常安全生产,对各种工业气体都要经过分析,了解其组成。体都要经过分析,了解其组成。1.化工原料气化工原料气 分析正确配料;分析正确配料;2.中间产品气体分析生产是否正常;中间产品气体分析生产是否正常;3.(燃料燃烧后生成)烟道气分析(燃料燃烧后生成)烟道气分析 燃燃 烧是否正常;烧是否正常;4.厂房空气分析厂房空气分析 通风、设备漏气情况通风、设备漏气情况 有无有有无有害气体是否危及生命及厂房
5、安全。害气体是否危及生命及厂房安全。了解 检查 确定 判断%掌握成分气体分析的特点:气体分析的特点:的变化而变或随流动性大(流大)小)质量较小(气体特点PTVm从而决定一般测定气体的一般测定气体的V而不是质量而不是质量m,并同时测定,并同时测定环境的环境的T和和P。2.气体的化学分析方法气体的化学分析方法气体容量法吸收法 气体容量滴定法气体重量法分两大类爆烧法燃烧法 缓燃法氧化铜燃烧法1原理:原理:利用气体的化学特性,使混合气利用气体的化学特性,使混合气和和特定试剂特定试剂接触。则混合气体中的被测组分接触。则混合气体中的被测组分与试剂发生与试剂发生化学反应化学反应被被定量定量吸收,其它组成吸收
6、,其它组成则不发生反应(或不干扰)。如果吸收前后则不发生反应(或不干扰)。如果吸收前后的的温度及压力一致温度及压力一致,则吸收前后的,则吸收前后的体积之差体积之差即为被测组分的体积。即为被测组分的体积。一、一、化学吸收法化学吸收法(一)(一)气体容量法(或气体吸收体积法)气体容量法(或气体吸收体积法)原理:原理:根据吸收前后体积之差根据吸收前后体积之差=被测组分体积计被测组分体积计算出体积比(算出体积比(V/V)的分数)的分数()吸收产生定混合气仪器 特定试剂被测物与试剂反应体积差 V 转化特定试剂测体积差损测推广液固试样气体吸收例如:例如:混合气:混合气:2KOH()22OOCO 特定试剂不
7、被吸收钢铁样中钢铁样中C的测定:的测定:C)(COKOCOO202CO322KOH22C125,O V测体积差通固体 2.气体吸收剂及吸收顺序 定义:用来吸收气体的试剂称作气体定义:用来吸收气体的试剂称作气体 吸收剂;吸收剂;22KOHCO H液态:如溶液是良好的吸附剂种类有:固态:如固态海绵状钯是良好的吸附剂以以煤气煤气为例讲解气体的吸收剂及吸收顺序,其中煤为例讲解气体的吸收剂及吸收顺序,其中煤气的气的组成成分组成成分为:为:22422COOCOCHHN烯(乙、丙、丁)不饱和烃 炔(乙)苯、甲苯煤气主要成分燃烧法不被吸收,不能燃烧吸收容量法吸收法煤气中各种成分的吸附剂及吸附顺序表煤气中各种成
8、分的吸附剂及吸附顺序表成分成分吸附剂吸附剂反应反应顺顺序序CO233%KOH(1)CnHm饱和溴水饱和溴水(臭臭)(石蜡封口(石蜡封口)加成反应 苯缓慢溶解于溴水,不与之反应(2)浓硫酸、浓硫酸、AgAg2 2SOSO4 4或或HgSOHgSO4 4作催作催化剂化剂 强氧化性磺化反应O2焦性没食子焦性没食子酸的碱溶液酸的碱溶液(3)OHCOK2KOHCO2322)(BrCHBrCHBrCHCH22222l)(CHBrCHBrBr2CHCH222l 乙基酸钠OHOSOCHCHSOHCHCH2234222亚乙基酸钠)(2242OHOSOCHSO2HCHCHOHHSOHCSOHHC23564266O
9、3HOKHC3KOHOHHC2336336)(邻苯三酸)(中和OHOKHC-OKHCO21OKH2C23263262336 六氧基联苯钾)()()(被氯化O2保险粉保险粉(Na2S2O4)蒽醌蒽醌-磺酸磺酸钠作催化剂钠作催化剂CO氯化亚铜氯化亚铜氨溶液氨溶液氯化亚铜氯化亚铜盐酸溶液盐酸溶液CH4燃烧法测无适当燃烧法测无适当的吸收剂的吸收剂H2海绵状钯海绵状钯(吸收)(吸收)常用燃烧法常用燃烧法N2剩余部分剩余部分3224224NaHSOO2HOOS2Na2COClCu2COCuCl2224CH22242 O2HCO2OCHVV缩2H22223 O2HO2HVV缩其它总VVV-2NCl2NHCu
10、COONHCuCOONHO2H4NH2COClCu444232222CuClCOH OCuCO)Cl H O(气体分析是有一连串装有吸附剂的吸附瓶气体分析是有一连串装有吸附剂的吸附瓶来进行吸收的,因此来进行吸收的,因此吸附剂的顺序吸附剂的顺序必须进必须进行合适的安排,否则会干扰测定。行合适的安排,否则会干扰测定。下表列出了各种吸附剂和各种气体之间下表列出了各种吸附剂和各种气体之间的作用:的作用:混混合合气气与与吸吸附附剂剂作作用用情情况况表表CO2CnHmO2COCH4H2N2编编号号KOH(33%)(1)饱和溴水饱和溴水 (2)焦性没食子焦性没食子酸的碱溶液酸的碱溶液 (3)氯化亚铜氯化亚铜
11、氨溶液氨溶液 (4)燃烧法燃烧法(5)表示发生了相互作用或干扰;表示发生了相互作用或干扰;表示不干扰表示不干扰 (1)KOH溶液只吸附溶液只吸附CO2;(2)饱和溴水只吸附不饱和烃,其他的不干扰,但是要用碱溶液除去饱和溴水只吸附不饱和烃,其他的不干扰,但是要用碱溶液除去吸附时混入的溴重气,此时吸附时混入的溴重气,此时CO2也被吸附故排在也被吸附故排在KOH之后;之后;(3)焦性没食子酸的碱溶液能吸附碱性气体焦性没食子酸的碱溶液能吸附碱性气体CO2,所以排在,所以排在KOH之后之后 (4)氯化亚铜氨溶液不但吸附氯化亚铜氨溶液不但吸附CO而且吸附而且吸附CO2、O2、CnHm等,故应等,故应为第为
12、第4位。位。(二)吸附容量滴定法(二)吸附容量滴定法 原理:综合使用吸附法和重量滴定法。原理:综合使用吸附法和重量滴定法。方法实质:吸附剂吸附被测组分(混合气方法实质:吸附剂吸附被测组分(混合气体)体),然后用标准滴定法。,然后用标准滴定法。存在的两种反应是:存在的两种反应是:吸收吸收反应和反应和滴定滴定反应反应22H ONaOH224SOH SO 经过溶液钢铁样品检验 示例表示例表 气气体体吸收反应吸收反应滴定反应滴定反应H H2 2S SNHNH3 3ClCl2 22HAcCdSCdAcSH22SCdCl2HI过量溶液IHClCdS222223246I()2Na S ONa S O2NaI
13、剩余424423SO)(NH)(SOHNH标过O2HSONa2NaOH)(SOH24242剩标)(IKCl2KI2Cl22定量析出2NaIOSNaOS2NaI6423222SOSO2 2H H2 2O O2 2吸收吸收I I2 2吸收吸收HClHClNaOHNaOH吸收吸收AgNOAgNO3 3吸收吸收3222SOHOHSOOHSOHOHSOH2422232OH2SONa)2NaOH(SOH24242标准HI2SOHOH)(ISO42222过标2NaIOSNa)(OS2Na)(I6423222标准剩余OHNaCl)(NaOHHCl2过标O2HSONaSOH)2NaOH(24242剩余33HNO
14、ClA)(NOAHClgg过标3443NONHAgSCNSCNNH)(NOA剩余g(三)吸收重量法(三)吸收重量法 综合应用吸收法和重量分析法,测定气体物综合应用吸收法和重量分析法,测定气体物质或可以转化为气体物质的元素含量的方法。质或可以转化为气体物质的元素含量的方法。过氯酸镁吸收碱石棉吸收有机化合物中有气流中燃烧OHCOHC22O2然后根据吸附剂增加的重量计算然后根据吸附剂增加的重量计算C、H 的含的含 量。量。二二.燃烧法燃烧法利用可燃烧性气体的性质进行测定的方法,特别利用可燃烧性气体的性质进行测定的方法,特别适适用于无适当吸收剂的化学性质比较稳定的气体用于无适当吸收剂的化学性质比较稳定
15、的气体。如:如:CH4无适当的吸收剂,无适当的吸收剂,H2、CO可用燃烧法也可用燃烧法也可以用吸收法。可以用吸收法。燃烧法原理:燃烧法原理:根据可燃性气体燃烧后,其体积缩减根据可燃性气体燃烧后,其体积缩减V缩,消耗氧的体缩,消耗氧的体积积VO2或生成或生成CO2的体积的体积VCO2与可燃性气体的体积与可燃性气体的体积V可燃可燃的比例关系,由测定得的比例关系,由测定得V缩、缩、VO2或或VCO2计算计算V可燃从而可燃从而求得其含量。求得其含量。V可燃与可燃与V缩、缩、VO2或或VCO2有一定的比例关系,是有一定的比例关系,是计算的依据,也是燃烧法的主要理论依据。计算的依据,也是燃烧法的主要理论依
16、据。例例1,以氢气燃烧为例找出比例关系,以氢气燃烧为例找出比例关系:)O(2HO)(2H222l可燃性气体0 21 1222222COHOOHVVVVV又 22HH23 32VVVV解:缩缩 例例2,以甲烷燃烧为例:,以甲烷燃烧为例:4222CH()2OCOH O可燃性气体424CHOCH2 21VVVV缩2424COCHCOCH 11VVVV44CHCH2 21 VVVV缩缩解:例例3,以,以CO 燃烧为例:燃烧为例:22CO2O)2CO(可燃性气体 21 21 12 COOCOCO2VVVVVV缩缩解:22COCOCOCO22VVVV 可用吸收法除去干扰组分(如可用吸收法除去干扰组分(如O
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