氯中含氧測定方法探討

孔金泳

（河南煤化集團永銀化工實業(yè)有限公司，河南 舞陽 462400）

在氯堿工業(yè)中，氯中含氧量超標(biāo)會增加能耗，降低電流效率，降低產(chǎn)品純度，對離子膜電解槽陽極活性涂層產(chǎn)生危害，縮短陽極涂層的使用壽命[1]；在液化過程中，由于氧的存在會降低氯氣液化溫度。因此，控制氯中含氧尤為重要。

國內(nèi)氯堿行業(yè)對氯氣中含氧的分析，傳統(tǒng)的方法采用雙連球吸收法，也有采用色譜法分析的。但不是很多，大多數(shù)企業(yè)的采用傳統(tǒng)的方法分析氯氣中含氧。本文就2種分析方法的具體操作、及結(jié)果準(zhǔn)確性、重復(fù)性進行對比。

1 吸收法

1.1 測定原理

利用焦性沒食子酸鉀吸收氧氣的特性，根據(jù)吸氧后的體積變化，得出含氧量。

1.2 藥品及儀器

2%硫代硫酸鈉溶液和5%氫氧化鈉溶液；

雙連球（圖1）；

雙塞氯氣取樣管（圖2）。

1.3 測定步驟

（1）于氯氣取樣口處接上雙塞氯氣取樣管，通氣1 min左右，取下。將上端旋塞閥扭轉(zhuǎn)1周，使管內(nèi)外壓力平衡，打開下端與水準(zhǔn)瓶連通的旋塞閥，使溶液流入管內(nèi)，直接吸收至恒定，讀取液面刻度即為氯氣純度。

（2）再將雙塞氯氣取樣管的上端支管內(nèi)注滿水（不能有氣泡），同時，將雙連球裝置的左邊止水夾打開，并向左傾斜至雙連球裝置左側(cè)管及乳膠管部分完全被焦性沒食子酸鉀溶液充滿時，將雙連球裝置的乳膠管與雙塞取樣管上部支管連接。連接完成后，打開雙塞取樣管上端旋塞閥，提高水準(zhǔn)瓶，將取樣管內(nèi)剩余氣體趕入雙連球裝置，搖晃雙連球裝置，使焦性沒食子酸鉀溶液完全吸收氧氣。

（3）搖晃雙連球裝置若干次，吸收完全后，降低水準(zhǔn)瓶，將吸收后剩余氣體重新趕回雙塞取樣管。讀取液面刻度，2次讀數(shù)之差即為氧氣含量。

2 色譜法

2.1 分析原理

采用5A分子篩色譜柱分離的方法測氧含量。

2.2 儀器配置及參數(shù)

單塞氯氣取樣管（圖3）；

載氣：氫氣，流速30 mL/min，采用氫氣發(fā)生器；

儀器：島津GC2014色譜儀，Clarity色譜工作站；

色譜柱：內(nèi)徑3 mm，長2 m，不銹鋼柱；

固定相：5A分子篩（60～80目）；

溫度設(shè)置：進樣口溫度60℃，柱溫50℃，檢測器：TCD溫度80℃；

橋電流：130 mA；

進樣器：100 μL微量進樣器 （進樣用），1 mL進樣器（校準(zhǔn)用）；

標(biāo)準(zhǔn)氣：干燥空氣。

采用干燥空氣和1 mL進樣器來校準(zhǔn)，采用100 μL微量進樣器進樣，目的是為了減小測定誤差。

2.3 測定步驟

（1）采用干燥空氣作為標(biāo)準(zhǔn)氣，用1 mL注射器進樣，校準(zhǔn)。

（2）用單塞取樣管測氯氣純度，操作步驟同1.3（1），不同之處為單塞氯氣取樣管：上端采用乳膠管連接，止水夾代替上端旋塞閥。操作時，扭轉(zhuǎn)下端旋塞閥，使管內(nèi)外壓力平衡。

（3）用手指擠捏上端乳膠管中殘留水珠，將其趕至取樣管中，再將水準(zhǔn)瓶提高至止水夾上方（以保證單塞取樣管內(nèi)氣體為正壓）。

（4）用100μL微量進樣器從上端乳膠管處，抽取0.1 mL的剩余氣體，進樣。

2.4 結(jié)果計算

式中：Vs—標(biāo)準(zhǔn)氣中被測組分含量（體積分數(shù)），%；

Ai—樣品氣中被測組分峰面積的數(shù)值；

AS—標(biāo)準(zhǔn)氣中被測組分峰面積的數(shù)值；

10—計算系數(shù)（與校準(zhǔn)和進樣時所采用進樣器的倍數(shù)）。

3 方法對比

永銀化工實業(yè)有限以司用2種方法測定氯中含氧，對比結(jié)果見表1。

表1 吸收法與色譜法測定結(jié)果 %

采用吸收法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.099 0；采用色譜法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.005 5，采用吸收法標(biāo)準(zhǔn)偏差明顯較大。

吸收法采用刻度取樣管測量含氧量，使用起來比較直觀。但是，取樣管最小刻度為0.2，精確性相對較差。此外，采用吸收法做樣，在加水排空氣的過程中，2個裝置要同時傾斜，需要2人配合完成，操作較為復(fù)雜，誤差大。在實際操作中，偶有不慎，還會出現(xiàn)雙連球裝置中的焦性沒食子酸鉀噴出的現(xiàn)象，弄臟衣物、現(xiàn)場等，非常不利于人員的操作。

采用色譜法操作時，不會出現(xiàn)弄臟衣物、現(xiàn)場的現(xiàn)象，精確性、重現(xiàn)性也較好；用單塞取樣管取樣，剩余氣體可以用100 μL微量進樣器進樣至少3次以上。相對來說，操作簡便許多。

4 結(jié)論

從以上分析結(jié)果來看，采用吸收法和色譜法測量氯中含氧都是可行的。但是，在操作過程中來看，吸收法操作過程較為繁瑣，對操作熟練度有一定的要求。采用色譜法操作時，測氯氣純度步驟與吸收法基本相同。需要注意的是，用微量注射器進樣時，要防止水溶液吸入針管；要抬高水準(zhǔn)瓶，保證單塞取樣管內(nèi)氣體為正壓，否則，空氣中的氧氣就會在注射器抽出一瞬間時進入注射器。采用色譜法操作時，單人操作，可操作性較高。由于吸收法通過直觀觀察液面刻度，精準(zhǔn)性方面不如色譜法。此外，做樣時，吸收法的1個氣體樣品只能進行1次含氧分析，操作失誤就需重新取樣，而色譜法則可以進樣至少3次以上，并且結(jié)果具有很好的重現(xiàn)性。綜合來講，色譜法在可操作性、精準(zhǔn)性方面都優(yōu)于吸收法，但是吸收法在成本方面具有一定優(yōu)勢，色譜法需要購置相應(yīng)色譜設(shè)備，成本較高。