項目五工業(yè)氣體分析

知識目標：

I.了解吸收體積法測定工業(yè)氣體中CO2、02、co方法原理；

2.掌握不同狀態(tài)下所體的采樣方法及氣體體積的測量方法；

3.掌握燃燒法測定CH4、比的含量的方法；

4.了解常用的燃燒方法；

5.了解奧氏氣體分析儀的結(jié)構(gòu)以及各部分的作用。

能力目標：

1.會采取工業(yè)氣體樣品；

2.能組裝氣體分析儀器；

3.能熟練使用氣體分析儀；

4.能用吸收氣體法測定工業(yè)氣體中CO?、02>CO含量；

5.能用燃燒法測定CH4、H?的含量；

6.能通過實驗數(shù)據(jù)計算工業(yè)氣體中各組分的含量。

5.1氣體試樣采取

氣體的取樣與其他試樣的采取具有相同的重要性，取樣不正確，進一步分析就亳無意義。氣

體由于擴散作用，比較易于混勻，但因氣體存在的形式不同而使情況復(fù)雜，如靜態(tài)的氣體與動態(tài)

的氣體取樣方法都有所區(qū)別。由于氣體的各種特點，取樣如不加注意，也易于混入雜質(zhì)，致使分

析數(shù)據(jù)不能指導(dǎo)生產(chǎn)。

從氣體組成不一致的某一點取樣，則所采取的試樣不能代表其平均組成。在氣體組成急劇變

化的氣體管路中迅速取得的試樣也不能代表原氣體的一般組成。因此，必須根據(jù)分析目的而決定

采取何種氣體試樣。在化工廠中最常采取的有下列各種氣體試樣，

①平均試樣。用一定裝置使取樣過程能在一個相當(dāng)時間內(nèi)或整個生產(chǎn)循環(huán)中，或者在某生產(chǎn)

過程的周期內(nèi)進行，所取試樣可以代表一個過程或整個循環(huán)內(nèi)氣體的平均組成。

②定期試樣。經(jīng)過一定時間間隔所采取的試樣。

③定位試樣。在設(shè)備中不同部位（如上部、中部、下部）所采取的試樣。

④混合試樣。是幾個試樣的混合物，這些試樣取自不同對象或在不同時間內(nèi)取自同一對象。

5.1.1采樣方法

自氣體容器中取樣時，可在該容器上裝入一個取樣管，再用橡皮管與準備盛試樣的容器相連,

開啟取樣管的活塞后，氣體用本身的壓力或借助一種抽吸方法，而使氣體試樣進入取樣容器中，

或者直接進入氣體分析器中。

日氣體管路中取樣時，可在該管道的取樣點處，裝一支玻璃管或金屬的取樣管，如用金屬管,

金屬不應(yīng)與氣體發(fā)生作用。取樣管應(yīng)裝入管道直徑的1/3處，氣體中如有機械雜質(zhì)，應(yīng)在取樣管

與取樣容器間裝過濾器(如裝有玻璃纖維的玻璃瓶)。氣體溫度如果超過200℃時，取樣管必須帶有

冷卻裝置.

5.1.1.1常壓下取樣

當(dāng)氣體壓力近于大氣壓或等于大氣壓時，可采用流水抽氣泵抽取，取樣管上端與抽氣泵相連,

下端與取樣點上的金屬管相連，將氣體試樣抽入”分析時將取樣管上端與氣體分析器的引氣管用

連，下端插入封閉液中，然后可以利用氣體分析器中的水準瓶將氣體試樣吸入氣體分析器中。

5.1.1.2正壓下取樣

當(dāng)氣體壓力高于大氣壓力時，只需放開取樣點上的活塞，氣體可自動流入氣體取樣器中。如

果氣體壓力過大，應(yīng)在取樣點上的金屬管與取樣容器之間接入緩沖器。常用的正壓取樣容器有球

膽等。取樣時必須用氣體試樣置換球膽內(nèi)的空氣3~4次。

5.M.3負壓下取樣

氣體壓力小于大氣壓力為負壓。如果負壓不太高時，可以利用流水抽氣泵抽取，當(dāng)負壓高時，

可用抽空容器取樣，此容器是0.5~3L的各種瓶子，瓶上有活塞，在取樣前用泵抽出瓶內(nèi)空氣，使

壓力降至8~13kpa,然后關(guān)閉活塞，稱出質(zhì)量，再至取試樣地點，將試樣瓶上的管頭與取樣點上的

金屬管相連，打開活塞取樣，取試樣后關(guān)閉活塞稱出質(zhì)量，前后兩次質(zhì)量之差即為試樣的質(zhì)量。

5.1.2氣體體積的測量

5.1.2.1量氣管

量氣管的類型有單臂式和雙臂式兩類。

(1)單臂式量氣管單臂式量氣管分育式、單球式、雙球式3種.最簡單的量氣管是官式,是

一支容積為100mL有刻度的玻璃管，分度值為0.2mL,可讀出在100mL體積范圍內(nèi)的所示體積；

單球式量氣管的下端細長部分一般有40?60mL的刻度，分度值為0.1mL,上部球狀的部分也有體

積刻度，一般較少使用，精度也不高；雙球式量氣管在上部有2個球狀部分.其中上球的體積為

25mL,下球的體積為35mL下端為細長部分，一般刻有40mL刻度線，分度值為0.1mL.是常用

于測量氣體體積的部分，而球形部分的體積用于固定體積的測量，如量取25.0mL氣體體積，用于

燃燒法實驗等。量氣管的末端用橡皮管與水準瓶相連，頂端是引入氣體與趕出氣體的出口，可與

取樣管相通。

(2)雙臂式量氣管總體積也是100mL,左臂由4個20mL的玻璃球組成，右臂是具有分度值

為0.05mL體積為20mL細管(加上備用部分共22mL)?？梢詼y量100mL以內(nèi)的氣體體積。

(3)量氣管的使用當(dāng)水準瓶升高時，液面上升，可將量氣管中的氣體趕出。當(dāng)水準瓶放低時

濃面下降，將氣體吸入量氣管；和進氣管、排氣管配合使用，可完成排氣和吸入樣品的操作，i攵

集足夠的氣體以后，關(guān)閉氣體分析器上的進樣閥門。將量氣管的液面與水準瓶的液面對齊（處在同

一個水平面上），讀出量氣管上的讀數(shù)，即為氣體的體積。

（4）量氣管的校正量氣管上雖然有刻度，但不一定與標明的體積相等。對于精確的測量必須

進行校正。

在需要校正的量氣管下端，用橡皮管套上一個玻璃尖嘴，再用夾子夾住橡皮管。在量氣管中

充滿水至刻度的零點，然后放水于燒杯中，各為0~20mL、0~40mL、0~60mL、0~80mL、0~100mL,

精確稱量出水的質(zhì)量，并測量水溫，查出在此溫度下水的密度，通過計算得出準確的體積。若干

亳升水的真實體積與實際體積（刻度）之差即為此段間隔（體積）的校正值。

5.1.2.2氣量表

分析高濃度的氣體含量時，以量氣管取l（X）mL混合氣體就已足夠使用。但在測定微量氣體含

量時，取100mL混合氣體就太少了。例如，在100mL空氣中只含有0.03mLCCh，這種分析就必

須取混合氣體若干升或若干立方米；而且在動態(tài)的情況下測量大體積的氣體時，即測量在某一定

時間內(nèi)（例如1h）、以一定的流速通過的氣體體積，就必須使用氣體流速計或氣量表，測量通過吸

收劑的大量氣體的體積。

（1）氣體流量計常稱濕式流量計，由金屬筒構(gòu)成，其中盛半筒水，在筒內(nèi)有一金屬鼓輪將圓

筒分割為四個小室。鼓輪可以繞著水平軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)空氣通過進氣口進入小室時，推動鼓輪旋轉(zhuǎn)，

鼓輪的旋轉(zhuǎn)軸與筒外刻度盤上的指針相連，指針所指示的讀數(shù)，即為采集氣體試樣的體積?？潭?/p>

盤上的指針每轉(zhuǎn)一圈一般為5L,也有10L的。流量計上附有水平儀，底部裝有螺旋，以便調(diào)節(jié)流

量計的水平位置。另外還有壓力i-和溫度計，用以測量通過氣體的溫度，壓力計是用以調(diào)節(jié)通過

氣體的壓力與大氣的壓力相等，便于體積換算。

濕式流量計的準確度高，但測量氣體的體積有一定限額，并且不易攜帶。常手于其它流量計

的校正或化驗室固定使用c

（2）氣體流速計是化驗室中使用最廣泛的儀器，用以測量氣體流速，從而計算出氣體的體積。

其原理是當(dāng)氣體通過毛細管時由于管子狹窄部分的阻力，在此管中產(chǎn)生氣壓降低，在阻力前后壓

力之差由裝某種液體的u形管至兩臂液面的差別表示出來。氣體流速越大液面差別也越大。

使用時將此流速計連于要測定氣體的吸收劑裝置的前面或后部，當(dāng)氣體流過時，由于速度不

同，而在u形管上所引起的h值乜不同，由h值讀出氣體的流速，再乘以所流過的時間，就可以

得出通過吸收劑的氣體體積。

（3）轉(zhuǎn)子流量計是由上粗下細的錐形玻璃管與上下浮動的轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子一般用銅或鋁等金

屬及有機玻璃和塑料制成。氣流越大，轉(zhuǎn)子升得越高。在生產(chǎn)現(xiàn)場使用比較方便。但用吸收管采

樣時，在吸收管與轉(zhuǎn)子流量計之間須接一個干燥管，否則濕氣凝結(jié)在轉(zhuǎn)子匕將改變轉(zhuǎn)子的質(zhì)量

而產(chǎn)生誤差。轉(zhuǎn)子流量計的準確性比流速計差.校準的方法與流速計相同。

5.2吸收法

在氣體分析工作中，特別是對復(fù)雜氣體混合物的分析上.必須隨時注意到混合物中的氣體相

容性和不相容性?？諝獾慕M分，如氮、氧、二氧化碳等是氣體混合物中的相容組成，因為它們在

普通溫度和壓力條件下彼此并不反應(yīng)，這種相容氣體的混合物在保存時非常穩(wěn)定。混合物中不相

容的氣體，為氣體混合物中一般情況下能夠相互化合的那些組分，如氨氣和氯化氫氣，這樣的組

分相遇時，很容易相互作用而形成新的化合物。所以在分析更雜的氣體混合物時，必須注意到氣

體的不相容的可能性。因為這樣就可以避免不必要的工作，并使在混合物中意外組分的存在能夠

獲得解釋。

在用化學(xué)分析法對氣體混合物各組分的測定中，根據(jù)它們的化學(xué)性質(zhì)來決定所采用的方法,

常用的有吸收法和燃燒法。吸收法常用于簡單的氣體混合物的分析，而燃燒法主要是在吸收法不

能使用或得不出滿意的結(jié)果時才使用的。但在實際工作中，往往是兩種方法聯(lián)合使用。

5.2.1吸收體積法

利用氣體的化學(xué)特性，使氣伍混合物和特定的吸收劑接觸。此種吸收劑能對混合氣體中所測

定的氣體定量地發(fā)生化學(xué)吸收作用（而不與其他組分發(fā)生任何作用）。如果在吸收前、后的溫度及壓

力保持一致，則吸收前、后的氣體體積之差即為待測氣體的體積。此法主要用于?常量氣體的測定。

例如，CO2、O2、N2的混合氣體，當(dāng)與氫氧化鉀溶液接觸時，C02被吸收，而吸收產(chǎn)物為K2cO-

其他組分不被吸收。

2K0H+CO2->K2CO3+H20

對于液態(tài)或固態(tài)的物料，也可利用同樣的原理來進行分析測定。只要使各種物料中的待測組

分，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氣體，然后用特定的吸收劑吸收，根據(jù)氣體的體積變化，進行定量測定。

如鋼鐵分析中，用氣體體積法測定總碳含量就是一個很好的實例，

5.2.1.1氣體吸收劑

用來吸收氣體的化學(xué)試劑稱為氣體吸收劑。由于各種氣體具有不同的化學(xué)特性，所選用的吸

收劑也不相同。吸收劑可分為液態(tài)和固態(tài)兩種，在大多數(shù)情況下，都以液態(tài)吸收劑為主。下面是

幾種常見的氣體吸收劑。

（1）氫氧化鉀溶液KOH是CO?的吸收劑。

2KOH+CO2-K2c。3+H2O

通常用KOH而不用NaOH,因為濃的NaOH溶液易起泡沫，并且析出難溶的Na2co3而堵

塞管路。一般常用33%的KOH溶液.此溶液1mL能吸收40mL的CO2,它適用于中等濃度及高

濃度（2%~3%以上）的CO2測定。

氫氧化鉀溶液也能吸收H?S、SO?和其他酸性氣體，在測定時必須預(yù)先除去。

（2）焦性沒食了酸的堿溶液焦性沒食了酸（123—三羥基苯）的堿溶液是Ch的吸收劑。

焦性沒食子酸與氫氧,化鉀作用生成焦性沒食子酸鉀。

C6H3(OH)3+3KoHTC6H3(OK)3+3H2O

焦性沒食子酸鉀被氧化生成六氧基聯(lián)苯鉀。

2c6H3(OK)3+1/2O2T(KO)3H2c6c6H2(OK)3+H2。

配制好的此種溶液1mL能吸收872mL氧,在溫度不低于15℃,含氧量不超過25%時，吸

收效率最好。焦性沒食子酸的堿性溶液吸收氧的速度，隕溫度降低而減慢，在0℃時幾乎不吸收。

所以用它來測定氧時，溫度最好不要低于15℃。因為吸收劑是堿性溶液，酸性氣體和氧化性氣體

對測定都有干擾，在測定前應(yīng)使之除去。

(3)亞銅鹽溶液亞銅鹽的鹽酸溶液或亞銅鹽的氨溶液是?氧化碳的吸收劑

一氧化碳和氯化亞銅作用生民不穩(wěn)定的配合物Cu2cH2C0。

Cu2cl2+2CO-CU2cL2C0

在氨性溶液中，進一步發(fā)生反應(yīng)。

CU2C12-2CO+4NFh+2H2O->CU(COONH4)2+2NHQ

二者之中以亞銅鹽氨的吸收效率最好,1mL亞銅鹽氨溶液可以吸收16mL一氧化碳。

因氨水的揮發(fā)性較大，用亞銅鹽氨溶液吸收一氧化碳后的剩余氣體中?；煊邪睔?，影響氣體

的體積，故在測量剩余氣體體積之前，應(yīng)將剩余氣體通過硫酸溶液以除去氨的氣體(即進行第二次

吸收)。亞銅鹽氨溶液也能吸收氧、乙烘、乙烯、高級碳氫化合物及酸性氣體。故在測定一氧化碳

之前均應(yīng)加以除去。

(4)飽和濱水或硫酸汞、硫酸銀的硫酸溶液它們是不飽和炒的吸收劑。在氣體分析中不飽和

嫌通常是指乙烯、丙烯、丁烯、乙煥、苯、甲苯等。澳能和不飽和煌發(fā)生加成反應(yīng)并生成液態(tài)的

各種飽和澳化物。

CH2=CH2+Rr2->CH2Rr-CH2Rr

CH=CH+2Br2->CHBr2-CHBr2

在實驗條件下，苯不能與澳反應(yīng)，但能緩慢地溶解于浜水中，所以苯也可以一起被測定出來.

硫酸在有硫酸銀(或硫酸汞)作為催化劑時.，能與不飽和烽作用生成煌基磺酸、亞煌基磺酸、芳

燃磺酸等。

CH2=CH2+H2SO4fCH,CH2OSO2OH

CH=CH+2H2SO4tCH.CH(OSO2OH)2

G”6+H2s0、tC6H5so3H+H20

(5)硫酸、高鋅酸鉀、氫氧化鉀溶液它們是二氧化氮的吸收劑

2N6+H2SOLOH(ONO)SO2+HNO3

10NO2+2KMIIO4+II2SO4+II2O-*101INO3+K2sO4+MnSO4

2NO”2KOH-KNO3+KNO2+H2O

5.2.1.2混合氣體的吸收順序

在混合氣體中，每一種成分并沒有一種特效的吸收劑，也就是某一種吸收劑所能吸收的氣體

組分并非僅一種氣體。因此，在吸收過程中，必須根據(jù)實際情況合理安排吸收順序，才能消除氣

體組分間的相互干擾，得到準確的結(jié)果。

例如，煤氣中的主要成分是CCh、。2、CO、CHj、出等。根據(jù)所選用的吸收劑性質(zhì)，在作煤

氣分析時，它們應(yīng)按如卜吸收順序進行。

①氫氧化鉀溶液。它只吸收二氧化碳，其它組分不干擾。應(yīng)排在第一。

②焦性沒食子酸的堿性溶液。試劑本身只能吸收氧氣。但因為是堿性溶液，也能吸收酸性氣

體，因此，應(yīng)排在氫氧化鉀溶液之后。故排第二。

③氯:化亞銅的氨性溶液。它不但能吸收一氧化碳，同時還能吸收二氧化碳、氧等。因此，只

能把這些干擾組分除去后才能使用。故排在第三。

甲烷和氫用燃燒法測定。

所以煤氣分析的順序應(yīng)為：KOH溶液吸收CCh，焦性沒食子酸的堿性溶液吸收。2,氯化亞銅

的氨溶液吸收CO：用燃燒法測定CH4及H2；剩余氣體為N2。

5.2.1.3吸收儀器一吸收瓶

吸收瓶如是供氣體進行吸收作用的設(shè)備，瓶中裝有吸收劑，氣體分析時吸收作用即在此瓶中

進行。吸收瓶分為兩部分，一部分是作用部分，另一部分是承受部分。每部分的體積應(yīng)比量氣管

大，約為120-150mL,二者可以并列,也可以上下排列,還可以一部分置于另一部分之內(nèi)。作用

部分經(jīng)活塞與梳形管相連，承受部分與大氣相通。使用時，將吸收液吸至使用部分的頂端，當(dāng)氣

體由量氣管進入吸收瓶中,吸收液由使用部分流入承受部分.氣體與吸收液發(fā)牛吸收作用.為了

增大氣體與吸收劑的接觸面積以提高吸收效率，在吸收部分內(nèi)裝有許多直立的玻璃管，這叫接觸

式吸收瓶。另一種名為鼓泡式吸收瓶，氣體經(jīng)過幾乎伸至瓶底的氣泡發(fā)生細管而進入吸收瓶中,

由此細管出來的氣體被分散成細小的氣泡，不斷地經(jīng)過吸收液上升，然后集中在作用部分的上部,

此種吸收效果最好。

5.2.2吸收滴定法

綜合運用吸收法和滴定分析法測定氣體（或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其它物質(zhì)）含量的分析方法稱為

吸收滴定法。其原理是使混合氣體通過特定的吸收劑溶液，則待測組分與吸收劑發(fā)生反應(yīng)而被吸

收，然后在一定的條件下，用特定的標準溶液滴定，根據(jù)消耗的標準溶液的體積，計算出待測組

分的含量。吸收滴定法廣泛地運用于氣體分析中。此法中，吸收可作為富集樣品的手段，主要用

于微量氣體組分的測定，也可以進行常量氣體組分的測定。

焦爐煤氣中少量H2s的滴定，就是使?定量的氣體試樣通過醋酸鎘溶液。硫化氫被吸收生成

黃色的硫化鋅沉淀。

H2s+Cd（Ac）2->CdS+2HAc

然后將溶液酸化，加入過量的碘標準溶液，負二價的硫被氧化為零價的硫。

CdS+2HC1+L-2HI+CdCb+S

剩余的碘用硫代硫酸鈉標準溶液滴定，淀粉為指示劑

I2+2Na2s2O2—Na2s4。6+2NaI

由碘的消耗量計算出硫化氫的含量。

5.2.3吸收重量法

綜合應(yīng)用吸收法和重量法來測定氣體物質(zhì)（或可以轉(zhuǎn)化氣體的其他物質(zhì)）含量的分析方法稱為

吸攻重量法。其原理是使混合氣體通過固體（或液體）吸收劑，待測氣體與吸收劑發(fā)生反應(yīng)（或吸附）,

而吸收劑增加一定的質(zhì)量，根據(jù)吸收劑增加的質(zhì)量，計算出待測氣體的含量。此法主要用于微量

氣體組分的測定，也可進行常量氣體組分的測定。

例如，測定混合氣體中的微量二氧化碳時，使混合氣體通過固體的堿石灰（一份氫氧化鈉和兩

份氧化鈣的混合物，常加一點酚瞅故呈粉紅色，亦稱鈉石灰）或堿石棉（50%氫氧化鈉溶液中加入石

棉，攪拌成糊狀，在150~160℃烘干，冷卻研成小塊即為堿石棉），二氧化碳被吸收.

2NaOH+CO2->Na2CO3+H2O

CaO+CO2->CaCO3

精確稱量吸收劑吸收氣體前、后的質(zhì)量，根據(jù)吸收劑前、后質(zhì)量之差，即可計算出二氧化碳

的含量。

吸收重量法常用于有機化合物中的碳、氫等元素的含量測定。將有機物在管式爐內(nèi)燃燒后，

氫燃燒后生成水蒸氣，碳則生成二氧化碳。將生成的氣體導(dǎo)入已準確稱量的裝有高氯酸鎂的吸收

管中,水蒸氣被高氯酸鎂吸收.匿量增加,稱取高氮酸鎂吸收管的質(zhì)量,可計算陽氫的含量C從

商氯酸鎂吸收管流出的剩余氣體則導(dǎo)入裝有堿石棉的吸收管中，吸收二氧化碳后稱取質(zhì)量，可計

算出碳的含量。實際實驗過程中，將裝有高氯酸鎂的吸收管和裝有堿石棉的吸收管串聯(lián)連接，高

氯酸鎂吸收管在前，堿石棉吸收管在后。

5.2.4吸收比色法

綜合應(yīng)用吸收法和比色法來測定氣體物質(zhì)（或可以轉(zhuǎn)化為氣體的其他物質(zhì)）含量的分析方法稱

為吸收比色法。其原理是使混合氣體通過吸收劑（固體或液體），待測氣體被吸收，而吸收劑產(chǎn)生不

同的顏色（或吸收后再作顯色反應(yīng)），其顏色的深淺與待測氣體的含量成正比，從而得出待測氣體的

含量。此法主要用于微量氣體組分含量的測定。

例如，測定混合氣體中微量乙快時，使混合氣體通過吸收劑一亞銅鹽的氨溶液。乙塊被吸收,

生成乙塊銅的紫紅色膠體溶液。

2c2H2+CU2C12->2CH三CCu+2HC1

其顏色的深淺與乙炊的含量成正比。可進行比色測定，從而得出乙烘的含量。大氣中的二氧

化硫、氮氧化物等均是采用吸收比色法進行測定。

在比色法中還常用檢氣管法，其特點是儀器簡單、操作容易、攜帶方便、對微量氣體能迅速

檢出、有一定的準確度、氣體的選擇性也相當(dāng)高，但一般不適用于高濃度氣體組分的定量測定。

檢測管是一根內(nèi)徑為2~4mm的玻璃管，以多孔性固體（如硅按、氧化鋁、瓷粉、玻璃棉等）顆

粒為載體，吸附了化學(xué)試劑所制成的檢氣劑填充于該玻璃管中，管兩端封口。使用時?，在現(xiàn)場將

檢氣管的兩端鋸斷，一端連接氣體采樣器，使氣體以一定速度通過檢氣管，在管內(nèi)檢氣劑即與待

測氣體發(fā)生反應(yīng)而形成一著色層，根據(jù)色層的深淺或色層的長度，與標準檢氣管相比來進行含量

測定。

例如，空氣中的硫化氫含量測定，用40~60目的硅膠作載體，吸附一定量的醋酸鉛試劑制成

檢氣劑填充于檢氣管中，當(dāng)待測空氣通過檢氣管時，空氣中的硫化氫被吸收，生成黑色層。

PbiAc”+FhS-PbS+2HAc

其變色的長度與空氣中的硫化氫含量成正比，再與標準檢氣管進行比較，就可以獲得空氣中

硫化氫的含量。

又例如，空氣中的一氧化碳含量測定，用40?60目的硅膠作載體，吸附酸性硫酸把和鉗酸核

的混合溶液，在真空中干燥，呈淡黃色的硅鉗酸配鹽，填充于檢氣管中。當(dāng)待測空氣通過檢氣管

時，空氣中的一氧化碳被吸收生成藍色化合物。

H8[Si（M02O7）6]4-2CO->H8[Si（Mo2O7）5（M02O5）]+2CO2

其顏色的深淺與空氣中的一氧化碳含量成正比，再與標準檢氣管比較，就可獲得空氣中一氧

化碳的含量。

5.3燃燒法

有些可燃性氣體沒有很好的吸收劑，如氫和甲烷。因此，不能用吸收法進行測定，只有用燃

燒法來進行測定。當(dāng)可燃性氣體燃燒時，其體積發(fā)生縮減，并消耗一定體積的氧氣，產(chǎn)生一定體

積的二氧化碳。它們都與原來的可燃性氣體有一定的比例關(guān)系，可根據(jù)它們之間的這種定量關(guān)系，

分別計算出各種可燃性氣體組分的含量。這就是燃燒法的主要理論依據(jù)。

氫燃燒，按下式進行

2H2+O2-2H2O

（2體積）（1體積）（0體積）

2體積的氫與1體積的氧經(jīng)燃燒后，生成零體積的水（在室溫下.水蒸氣冷凝為液態(tài)的水，其

體枳可以忽略不計），在反應(yīng)中有3體積的氣體消失，其中2體積是氫，故氫的體積是縮小體積數(shù)

的2/3。以V咐代表縮小的體積數(shù).V（H?）代表燃燒前氫的體枳。則

23

丫(%)=?或%=于(％)

在氫燃燒過程中，消耗氧的體積是原有氫體積的1/2,以V,例代表消耗氧的體積。則

丫(也)=2k

甲烷燃燒，按下式進行，其中水在常溫下是液體，其體積和氣體相比可以忽略不計。

CH4+2O2->C02+2H2O

(1體積)(2體積)(1體積)(0體積)

1體積的甲烷與2體積的氧燒燒后，生成1體積的二氧化碳和零體積的液態(tài)水，由原有3體枳

的氣體變成1體積的氣體，縮小2體枳。即縮小的體枳相當(dāng)于原甲烷體枳的2倍以V(CH0代表燃

燒前甲烷的體積，則

V(C4)=：/或喙=2V(C%)

在甲烷燃燒中消耗氧的體積是甲烷體積的2倍。則

V(C〃4)=g匕弧或％氧=2V(O74)

甲烷燃燒后，產(chǎn)生與甲烷向體積的二氧化碳，以V生(CO2)代表燃燒生成的二氧化碳體積。則

VI(CO2)=V(CH4)

一氧化碳燃燒，按下式進行

2CO+Ch—2CO2

(2體積)(1體積)(2體積)

2體積的一氧化碳與1體積的氧燃燒后，生成2體積的二氧化碳，由原來的3體積變?yōu)?體積,

減少1體積，即縮小的體積相當(dāng)于原來的一氧化碳體積的1/2。以V(C0)代表燃燒前一氧化碳的體

積，貝U

v(co)=2v照或=ly(co)

在一氧化碳燃燒中消耗氧氣的體積是一氧化碳體積的1/2,則

腺氧=；V(C0)或V(CO)=2%氧

一氧化碳燃燒后，產(chǎn)生與一氧化碳同體枳的二氧化碳

Vi：(C02)=V(C0)

由此可見，在某一可燃氣體內(nèi)通入氧氣，使之燃燒，測量其體積的縮減，消耗輒氣的體積及

在燃燒反應(yīng)中所生成的二氧化碳體積，就可以計算出原可燃性氣體的體積，并可進一步計算出所

在混合氣體中的體積分數(shù)。

5.3.1一元可燃性氣體燃燒后的計算

如果氣體混合物中只含有一種可燃性氣體時.測定過程和計算都比較簡單。先用吸收法除去

其他組分(如二氧化碳、氧)，再取一定量的剩余氣體(或全部)，加入一定量的空氣使之進行燃燒。

經(jīng)燃燒后，測出其體積的縮減及生成的二氧化碳體積。根據(jù)燃燒法的原理，計算出可燃性氣體的

含量。

［例1］有。2、82、CH4、N2的混合氣體80.00mL,經(jīng)用吸收法測定。2、C6后的剩余氣體

中加入空氣，使之燃燒，經(jīng)燃燒后的氣體用氫氧化鉀溶液吸收，測得生成的CO2的體積為20.00mL,

計算混合氣體中甲烷的體積分數(shù)。

解根據(jù)燃燒法的某本原理

CH4+2O2->CO2+2H2O

當(dāng)甲烷燃燒時所生成的CO2體積，等于混合氣體中甲烷的體枳

V(CH4)=V±(CO2)

所以

V(CH4)=20.00(mL)

2()()0

叭CHJ=—x100%=25.0%

480.00

［例2］有比和N2的混合氣體40.00mL,加空氣經(jīng)燃燒后測得其體積減少18.00mL,求此在

混合氣體中的體積分數(shù)？

解根據(jù)燃燒法的基本原理

2H2+O2->2H2O

2

當(dāng)H2燃燒時其體積的縮減為H2體積的一。則

3

V(H2)=-xl8.00=12.00。心

所以I?

0(%)=總X100%=30.00%

5.3.2二元可燃性氣體混合物燃燒后的計算

如果氣體混合物中含有兩種可燃性氣體組分，先用吸收法除去干擾組分，再取?定量的剩余

氣體(或全部)加入過量的空氣，使之進行燃燒。經(jīng)燃燒后，測量其體積縮減、生成二氧化碳的體積、

用氧量等，根據(jù)燃燒法的基本原理，列出二元一次方程組，解其方程，即可得出可燃性氣體的體

積,并計算出混合氣體中的可燃性氣體的體積分數(shù)。

一氧化碳和甲烷的氣體混合物，燃燒后，求原可燃性氣體的體積。

它們的燃燒反應(yīng)為

2CO+O2->2CO2

CH4+2O2TCO2+2H2O

設(shè)一氧化碳的體積為V(CO)；甲烷的體積為V(CFh).經(jīng)燃燒后，由一氧化碳所引起的體積縮

減應(yīng)為原一氧化碳體積的1/2。出甲烷所引起的體積縮減應(yīng)為原甲烷體積的2倍。而經(jīng)燃燒后，

測得的應(yīng)為其總體積的縮減，V縮。

所以

嗑二9(CO)+2V(C〃3)

由于，一氧化碳和甲烷燃燒后，生成與原一氧化碳和甲烷等體積的二氧化碳，而經(jīng)燃燒后,

測得的應(yīng)為總二氧化碳的體積，Vi(CO2)o

所以

VI(CO2)=V(CO)+V(CH4)

方程(1)、(2)聯(lián)立，解得

V(CO)=[4V1：(Cft)-2V^]/3

V(C%)=[2%「/(COJ]/3

［例引有CO、CH4、N2的混合氣體40.00mL,加入過量的空氣，經(jīng)燃燒后，測得其體積縮

減42.00mL,生成CO236.0()nL計算混合氣體中各組分的體積分數(shù)？

解根據(jù)燃燒法的基本原理及題意得

匕i=gv(CO)=2V(CH4)=42.00

Vt(C02)=V(CO)+V(C/74)=36.00

解方程得

V(CW4)=16.00WL

V(CO)=20.00〃也

V(N2)=40.00-(16.00+2.00)=4.00mL

則

2()()()

(p(CO)=上'xioo%=50.0%

40.00

叭CHJ=x100%=40.0%

440.00

加N,)=x100%=10.0%

240.00

氫和甲烷氣體混合物燃燒后，求原可燃性氣體的體積。

它們的燃燒反應(yīng)為

2H2+。2->2比0

CH4+2O2TCO2+2H2O

設(shè)氫的體積為V(H2),甲烷的體積為V(CH4)O經(jīng)燃燒后，由氫所引起的體積縮減應(yīng)為原

氫體積的3/2。由甲烷所引起的體積縮減應(yīng)為原甲烷體積的2倍。而燃燒后測得的應(yīng)為其總體積

縮減，V%。

所以

2

V^=-V(H2)+2V(CH4)

由于甲烷在燃燒時生成與原甲烷等體積的二氧化碳，而氫則生成水

所以

V生(CO2)=V(CH4)

解聯(lián)立方程得

V(CH4)=V虱CO2)

[例4]有H2、CPU、N2組成的氣體混合物20.00mL,加入空氣80.0mL,混合燃燒測量體積為

90.00mL,經(jīng)氫氧化鉀溶液吸收后，測量體枳為86.00mL,求各種氣體在原混合氣體中的體枳分數(shù)。

解根據(jù)燃燒法基本原理和題意得

混合氣體的總體積應(yīng)為

80.0+20.00=100.0(mL)

總體積縮減為

100.0-90.0=10.0(mL)

生成CO2的體積應(yīng)為

/=|V(/72)+2V(CH4)

Vf]:(CO2)=V(CH4)

代入數(shù)據(jù)，解方程得

V(CH4)=%?。2)=4.00—

22

V(H2)=-[V^~2V(CH4)]=-X(10-2X4)=1.33(mL)

V(N2)=20.00-4.00-1.33=14.67(〃/)

(x100%=20.0%

+p(CH4,)=20.00

133

0(H2)=——x100%=6.7%

220.00

(p(N、)=x100%=73.3%

-20.00

5.3.3三元可燃性氣體混合物燃燒后的計算

如果氣體混合物中含有三種可燃性氣體組分，先用吸收法除去干擾組分，再取一定量的剩余

氣體(或全部)，加入過量的空氣，使之進行燃燒。經(jīng)燃燒后，測量其體積的縮減，消耗氧量及生成

二氧化碳的體積。根據(jù)燃燒法的基本原理，列出三元一次方程組，解其方程組，可求得可燃性氣

體的體積，并計算出混合氣體中可燃性氣體的體積分數(shù)。

一氧化碳、甲烷、氫的氣體混合物，燃燒后，求原可燃性氣體的體積。

它們的燃燒反應(yīng)為

2CO+O2->2CO2

CH4+2O2->CO2+2H2O

2H24-O2->2H2O

設(shè)一氧化碳的體積為V(CO),甲烷的體積為V(CH4)，氫的體積為V(H2)，經(jīng)燃燒后，由?氧

化碳所引起的體積縮減應(yīng)為原-黛化碳體枳的1/2；甲烷所引起的體積縮減應(yīng)為原甲烷體積的2

倍；氫氣所引起的體積縮減應(yīng)為原氫氣體積的3/2。而經(jīng)燃燒后所測得的應(yīng)為其總體積縮減，V飴。

]3

*=-V(CO)+2V(C/74)4--V(//2)

由于一氧化碳和甲烷燃燒后生成與原一氣化碳和甲烷等體積的二氧化碳，氫則生成水。而燃

燒后測得的是總生成的一氧化碳體積，vk(CO2),

所以

V1(CO2)=V(CO)+V(CH4)

當(dāng)一氧化碳燃燒時所消耗的氧氣為原一氧化碳體積的1/2,甲烷燃燒時所消耗的氧氣為原甲

烷體積的2倍，氫燃燒時所消耗的氧氣為原氫體積的I/2。經(jīng)燃燒后，測得的是總消耗氧氣的體

積，VI6W

所以

/寂=1V(CO)4-2V(C//4)-I-1V(//2)

設(shè)a代表耗氧體積，b代表生成二氧化碳體積，c代表總體積縮減。它們的數(shù)據(jù)可通過燃燒后

測得。

解該方程組得到

V(CH4)=3"；-

V0)=4弋+<

V(H2)=c-a

例5有82、。2、CH4>CO、H2、N2的混合氣體100.0mLo用吸收法測得CO2為6.00mL,

O2為4.00mL,用吸收后的剩余氣體20.00mL,加入氧氣75.00mL,進行燃燒，燃燒后其體積縮減

8.11mL,后用吸收法測得CO2為6.22mL,O2為653mL。求混合氣體中各組分的體積分數(shù)？

解根據(jù)燃燒法的基本原理和題意得

吸收法測得

(p(CO)=—x100%=6.0%

2100

67(0J=—x100%=4.0%

-100

燃燒法部分進行如下計算

a=75.00-65.31=9.69(mL)

b=6.22(mL)

c=10.1l(mL)

吸收法吸收CO?和Ch后的剩余氣體體積為

100.0-6.00-4.00=90,00(mL)

燃燒法是取其中的20.00mL進行測定的，在90.00mL的剩余氣體中的體積為

“c、3>a-b-c903x9.69-6.22-10.1190八

V(CH,)=-----------x—==---------------------x—=19.1(〃4)

4320320

4"-3。+。904x6.22-3x9.69+10.1190

V(CO)=----------x—：=------------------------x—=8o.9(〃山)

320320

V(772)=(c-?)x—=1.9(w￡)

所以

叭CH"—xl00%=19.1%

100

89

^(CO)=-x100%=8.9%

100

(P(HJ=—x100%=1.9%

100

5.3.4燃燒方法

為使可燃燒性氣體燃燒，常用的方法有3種。

5.3.4.1爆炸法

可燃性氣體與空氣或氧氣混合，當(dāng)其比例達到一定限度時，受熱（或通火花）能引起爆炸性的燃

燒,氣體爆炸有兩個極限，上限與下限，上限指可燃氣體能引起爆炸的最高含量。下限指可燃性

氣體能引起爆炸的最低含量。如此在空氣中的爆炸極限是74.2%（體積分數(shù)），爆炸下限是4.1%,

即當(dāng)H2在空氣體積占4.1%~74.2%之內(nèi)，它具有爆炸性。

本法是將可燃氣體與空氣或氧氣混合，其比例能使可.燃性氣沐完仝燃燒，并在爆炸極限之內(nèi)，

在一特殊的裝置中點燃，引起爆炸，所以常叫爆燃法（或稱爆炸法），此法的特點是分析所需的時間

最短。

534.2緩燃法

可燃性氣體與空氣或氧氣混合，經(jīng)過熾熱的鈉質(zhì)螺旋絲而引起緩慢燃燒，所以稱之為緩燃法。

可燃性氣體與空氣或氧氣的混合比例應(yīng)在可燃件氣體的爆炸極限以下，故可避免爆炸危險。若在

上限以上，則氧氣量不足，可燃性氣體不能完全燃燒。

3.343氧化銅燃燒法

本法的特點在于被分析的氣體中不必加入為燃燒所需的氧氣，所用的氧可自氧化銅被還原放

出,氫在280C左右可在氧化銅上燃燒，甲烷在此溫度下不能燃燒，高于290C才開始燃燒，一股

嘗試的甲烷在600c以上時在氧化銅上可以燃燒完全。反應(yīng)如下

H2+CU（）->CU+H2O

CH4+4CUO->4CU+CO2+2H2O

氧化銅使用后，可在400℃通入空氣使之氧化即可再生。反應(yīng)如卜

CU+O2->2CUO

本法的優(yōu)點是因為不通入氧氣，可以減少何種測量的次數(shù)，從而減少誤差，并且測定后的計

算也因產(chǎn)加入氧氣而簡化。

5.3.5燃燒所用的儀器

5.351爆炸瓶

爆炸瓶是一個球形厚壁的玻璃容器，在球的上端熔封兩條鉗金絲，鉗絲的外端經(jīng)導(dǎo)線與電源

連接。球的下端管口用橡皮管連接水準瓶。使用前用封閉液充滿到球的頂端，引入氣體后封閉液

至水準瓶中，用感應(yīng)線圈在伯絲間得到火花（目前使用較為方便的是壓電陶瓷火花發(fā)生器，其原理

是借助2只圓柱形特殊陶瓷受到相對沖擊后產(chǎn)生104V以上高壓脈沖電流，火花發(fā)生率高，可達

100%,不用電源，安全可靠，發(fā)火次數(shù)可達五萬次以上。有手槍式和盒式兩種，使用非常簡單），

以點燃混合氣體。

5.352緩燃管

緩燃管的式樣與吸收瓶相似，也分作用部分與承部分，上下排列。可燃性氣體在作用部分燃

燒，承受部分是用以承受自作用普分排出的封閉液。管中作為加熱用的一段鉆質(zhì)螺旋絲，粕質(zhì)的

兩端與熔封在玻璃這中的兩條銅絲相連，銅絲的另一端通過一個適當(dāng)?shù)淖儔浩骷白冴幤髋c電源相

連，混合氣體引入作用部分，通電后鈿絲熾熱，混合氣體在鉗絲的附近緩慢燃燒。

535.3氧化銅燃燒管

將氧化銅裝在管的中部，用電爐或煤氣燈加熱，然后使氣體往返通過而燃燒。燃燒空間長度

約為10cm,這內(nèi)徑為6mm。

5.4半水煤氣分析

半水煤氣是合成績;的原料，它是由焦炭、水蒸氣和空氣等制成。它的全分析項目有CO2、0八

CO、CH4、比及N2等?？梢岳没瘜W(xué)分析法，也可利用氣相色譜法來進行分析。當(dāng)用化學(xué)分析法

的，CO2、。2、CO可用吸收法來測定，CH4和H2可用燃燒法測定，剩余氣體為N2。它們的含量

一股為：CO2,02，0.5%；CO、26%~32%；H2,38%~42%；CH4,1%；N2,18%

~22%。測定半水煤氣各成分的含量，可作合成氨造氣工段調(diào)節(jié)水蒸汽和空氣比例的根據(jù)。

5.4.1化學(xué)分析法

5.4.1.1原理

吸收法、燃燒法前面已講述

5.4.1.2試劑

①氫氧化鉀溶液(33%)。稱取1份質(zhì)量的氫氧化鉀，溶解于2份質(zhì)量的蒸儲水中。

②焦性沒食子酸堿性溶液。稱取5g焦性沒食子酸溶解15mL水中，另稱取48g氫氧化鉀溶于

32ML水中，使用前將兩種溶液混合，搖勻，裝入吸收瓶中。

③氯化亞銅氨性溶液。稱取250g氯化鉉溶于750mL水中，再加入200g氯化亞銅，把此溶液

裝入試劑瓶，放入一定量的銅絲，用橡皮寒塞緊，溶液應(yīng)為無色.在使用前加入密度為0.9g/mL

的氨水，其量是2體積的氨水與1體積的亞銅鹽混合。

④封閉液。10%的硫酸溶液，加入數(shù)滴甲基橙。

5.4,1.3儀器

改良式奧氏氣體分析儀。

5.4.1.4測定步驟

(I)準備工作首先將洗滌潔凈并干燥好的氣體分析儀各部件用橡皮管連接安裝好。所有旋轉(zhuǎn)

活塞都必須涂抹潤滑劑，使其轉(zhuǎn)動靈活。

依照擬好的分析順序，將各吸收劑分別自吸收瓶的承受部分注入吸收瓶中。為進行煤分析，

吸收瓶I中注入33%的KOH溶液：吸收瓶II中注入焦性投食了?酸堿性溶液，吸收瓶HI、IV中注

入亞銅級溶液。在氫氧化鉀吸收液和氯化亞銅一家吸收液上部可倒入5—8mL液體石蠟，防止這

些吸收液吸收空氣中的相關(guān)組分及吸收劑自身的揮發(fā)，在水準瓶中注入封閉液。

①排除儀器內(nèi)的空氣并檢查儀器是否漏氣。先排出量氣管中的廢氣，再關(guān)閉所有吸收瓶和燃

燒瓶上的旋塞，將三通活塞旋至和排氣口相通，提高水被瓶，排除氣體至液而升至量氣管的頂端

標線為止（不能將封閉液排至吸收液中去）并關(guān)閉排氣口旋塞。

②排出吸收瓶內(nèi)的空氣。放低水準瓶，同時打開吸收瓶I的旋塞，吸出吸收瓶I中的空氣，至

使吸收瓶中的吸收液液面上升至標線（若一次不能吸出吸收瓶內(nèi)的氣體，可分兩次進行，即關(guān)閉吸

收瓶I的旋塞，排出量氣管內(nèi)的氣體后再進行吸氣.但不能將吸收液吸入梳形管及量氣管內(nèi)），關(guān)

閉活塞。再將量氣管的氣體排出，用同樣方法依次使吸收瓶II、HI、IV及爆炸球等的液面均升至

標線。再將三通活塞旋至排空位置，提高水準瓶，將量氣管內(nèi)的氣體排出，并使液面升至標線，

然后將三通活塞旋至接通梳形管位置，將水準瓶放在底板上，如量氣管內(nèi)液面開始稍微移動后即

保持不變，并且各吸收瓶及爆炸球等的液面也保持不變，表示儀器已不漏氣。如果液面卜.降，則

有漏氣之處（一般常在橡皮管連接處或者活塞），應(yīng)檢查出，并重新處理。

（2）取樣

①洗滌量氣管。各吸收瓶及爆炸球等的液面應(yīng)在標線上。氣體導(dǎo)入管與取好試樣的球膽相連。

將三通活塞旋至和進樣口連接（各吸收瓶的旋塞不得打開），打開球膽上的夾子，同時放低水準瓶，

當(dāng)氣體試樣吸入量氣管少許后，旋轉(zhuǎn)三通活塞旋至和進樣口斷開，升高水準瓶，同時將三通活塞

旋至和排氣門連接，將氣體試樣排出，如此操作2—3次。

②吸入樣品。打開進樣口旋塞，旋轉(zhuǎn)三通活塞至和進樣口連接.放低水準瓶，將氣體試樣吸

入量氣管中。當(dāng)液面卜降至刻度飛“以卜.少許，關(guān)閉進樣口旋塞。

③測量樣品體積。旋轉(zhuǎn)三通活塞至排空位置，小心升高水準瓶使多余的氣體試樣排出（此操作

應(yīng)小心、快速、準確,以免空氣進入）C而使量氣管中的液而至刻度為“0”處（兩液而應(yīng)在同一水平

面上）。最后將三通活塞旋至關(guān)閉位置，這樣，采取氣體試樣完畢。即采取氣體試樣為lOO.OOmL（Vo）.

（3）測定當(dāng)整套儀器不漏氣時可進行氣體含量測定。

①吸收。升高水準瓶，同時打開KOH吸收瓶I上的活塞，將氣體試樣壓入吸收瓶I中，直至

量氣管內(nèi)的液面快到標線為止，然后放低水準瓶，將氣體試樣抽回，如此往返3~4次，最后一次

將氣體試樣自吸收瓶中全部抽回，當(dāng)吸收瓶I內(nèi)的液面升至頂端標線，關(guān)閉吸收瓶I上的活塞，將

水準瓶移近量氣管，使水準瓶的封閉液面和量氣管的液面對齊，等30s后，讀出氣體體積（9），吸

收前后體積之差（Vo-VO即為氣體試樣中所含CO）的體積。在讀取體積后，應(yīng)檢查吸收是否完全,

為此再重復(fù)上述操作手續(xù)一次，如果體積相差不大于0.1mL即認為已吸收完全。

按同樣的操作方法依次吸收。2、CO等氣體，依次記錄V2、V3等。

②燃燒法測定。完成了吸收法測定的項目后，繼續(xù)作燃燒法測定（以爆炸法為例）。

對只設(shè)一個水準瓶氣體分析儀，操作如下。

a留取部分試樣，吸入足量的軌氣。上升水準瓶，同時打開三通旋塞至和排空旋塞使量氣管和

排氣口相通，將量氣管內(nèi)的剩余氣體排至25.00mL刻度線，關(guān)閉排空口旋塞，打開氧氣或空氣進

口旋塞，吸入純氧氣或新鮮無二氧化碳的空氣75.0mL至量氣管的體積到100.0mL。關(guān)閉氧氣進氣

口旋塞，上升水準瓶，打開爆炸瓶的旋塞，將量氣管內(nèi)所有氣體送至爆炸瓶中，又吸回量氣管中，

再送至爆炸瓶中，往返幾次以混均氣體樣品，關(guān)閉爆炸瓶上的旋塞。

b.點火燃燒。接上感應(yīng)圈開關(guān)，慢慢轉(zhuǎn)動感應(yīng)圈上的旋鈕，至爆炸瓶內(nèi)產(chǎn)生火花，使混合氣

體爆燃（目前氣體分析儀上配備磁火花點火器，手槍式的點火器只得扣下扳機，盒式的是轉(zhuǎn)動點火

旋鈕，可在鈉絲電極上產(chǎn)生104V的瞬間高壓，擊穿空氣后產(chǎn)生電火花，即可點燃氣體）。若點火

后沒有發(fā)生爆燃，則重新點火。燃燒后將氣體吸回量氣管中，按吸收法的操作測量并記錄體枳的

縮減、耗氧體枳和生成二氧化碳的體積。

對于設(shè)置兩個水準瓶的氣體分析儀，操作如下。

a留存樣品。打開吸收瓶II上的活塞，將剩余氣體全部壓入吸收瓶II中貯存，關(guān)閉活塞。

b.爆燃。先升高連接爆炸球的水準瓶，并打開相應(yīng)活塞，旋轉(zhuǎn)三通活塞至通排氣口，使爆炸

球內(nèi)殘氣排出，并使爆炸球內(nèi)的液面升至球頂端的標線處，關(guān)閉活塞（對于只有一個水準瓶的氣體

分析儀，在排出儀器內(nèi)的殘氣時匚經(jīng)完成，可直接進行下一步的操作）.放低連接量氣管的水準瓶

引入空氣沖洗梳形管，再升高水準瓶7將空氣排出，如此用空氣沖洗2~3次，最后引入80.00mL

空氣（準確體積），并將三通活塞旋至和梳形管相通，打開吸收瓶1【上的活塞，放低水準瓶（注意空

氣不能進入吸收瓶H內(nèi)），量取約10mL剩余氣體，關(guān)閉活塞，準確讀數(shù)，此體積為進行燃燒時氣

體的總體積。打開爆炸球上的活塞，將混合氣體壓入爆炸球內(nèi)，并來回抽壓2次，使之充分混勻，

最后將全部氣體壓入爆炸球內(nèi)。關(guān)閉爆炸球上的活塞，將爆炸球的水準瓶放在桌上（切記爆炸球下

的活塞9是開著的！）o接上感應(yīng)圈開關(guān)，再慢慢轉(zhuǎn)動感應(yīng)圈上的旋鈕，則爆炸球的兩伯絲間有火

花產(chǎn)生,使混合氣體爆燃.燃燒完后,把剩余氣體（燃燒后的剩余氣體）用向量氣管中,量取體積c

前后體積之差為燃燒縮減的體積（V維）。再將氣體壓入KOH吸收瓶I中，吸收生成CO2的體積［V生

（C02）lo每次測量體積時記下溫度與壓力，需要時，可以在計算中用以進行校正。實驗完畢，做好

清理工作。

5.4.1.5計算

如果在分析過程中，氣體的溫度和壓力有所變動，則應(yīng)將測得的全部氣體體積換算成原來試

樣的溫度和壓力下的體積。但在通常情況下，一般溫度和壓力是不會改變（在室溫常壓下）的，故可

省去換算工作。直接用各測得的結(jié)果（體積）來計算出各組分的含量。

（I）吸收部分

=^-xl00%

匕

式中：Vo-----采取試樣的體積，mL；

V1——試樣中含CO2的體積（用KOH溶液吸收前后氣體體積之差），mL。

^（O2）=Hxl00%

K

式中V2一試樣中含的體積，mL

8（C0）=4x100%

匕

式中V、試樣中含CO的體積，mL。

（2）燃燒部分（可根據(jù)所測的數(shù)據(jù)進行相關(guān)的計算）在取的25.0mL樣品中氫氣和甲烷體積

的計算

婕S）=Vg）=。

^=|V（/72）+2V（C/74）=/?

解得

V（CH,）=a

y（H2）=^（b-2a）

換算至V3體積中的氫氣和甲烷體積

v（c//）=-^!-

325.0

2

Vyx-(b-a)

25.0

(p(CH4)=：92口。。％

夕（，2）=上型Ixloo%

5.4.1.6討論及注意事項

①必須嚴格遵守分析程序，多種氣體的吸收順序不得更改。

②讀取體積時，必須保持兩液面在同一水平面上。

③在進行吸收操作時，應(yīng)始終觀察上升液面，以免吸收液、封閉液沖到梳形管中，水準瓶應(yīng)

勻速上、下移動，不得過快。

④儀器各部件均為玻璃制品，轉(zhuǎn)動活塞時不得用力過猛。

⑤如果在工作中吸收液進入活塞或梳形管中，則可用封閉液清洗，如封閉液變色，則應(yīng)更換。

新?lián)Q的封閉液，應(yīng)用分析氣體飽和。

⑥如儀器短期不使用，應(yīng)經(jīng)常轉(zhuǎn)動堿性吸收瓶的活塞，以免咕住。如長期不使用應(yīng)清洗干凈，

干燥保存。

5.4.2氣相色譜法

半水煤氣是合成氨的原料氣，它的主要成分為H?、CO2、CO、N2、CH4等，在常溫下CO?在

分子篩柱上不出峰，所以，用一根色譜柱難以對半水煤氣進行全分析。本實驗以氫氣為我氣，利

用GDX-101和13X分子篩雙柱串聯(lián)熱導(dǎo)池檢測器，一根色譜柱用于測定CO2,CO,N?、CH4；

另一根色譜柱用于測定CO2,一次進樣，用外標法測得CO?、CO、O2、N2、CH4等的含量，出的

含量用差減法計算。本法對半水煤氣中主要成分進行分析的特點是快速、準確、操作簡單、易于

實現(xiàn)自動化，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于合成氨生產(chǎn)的中間控制分析。

5.4.2.1儀器設(shè)備

簡易熱導(dǎo)池色譜儀一臺。

5A2.2色譜柱的制備

篩選40?60目I3x分子篩10g,于550~600℃高溫爐中灼燒2h“篩選60?80日GDX-lO4(高分

子多孔小球)5g于80c氫氣流中活化2h(可直接裝入色譜柱中在恒溫下活化)備用。

取內(nèi)徑為4m