红外气体分析仪检测氯乙烷浓度的探讨

2022-11-25

科学界的传统常规的检测氯乙烷浓度的方法是活性炭吸附法。随着科学技术的发展, 尤其是在仪器分析技术的创新上, 更简便、快捷的红外气体分析仪检测法逐渐取代了活性炭吸附法的检测方式。本文针对对红外气体分析仪检测方法与传统活炭吸附法的对比实验分析, 说明了红外检测法的可行性。

一、简介氯乙烷

氯乙烷又称为一氯乙烷, 是一种无色的可燃烧气体, 分子式为C2H5Cl。氯乙烷容易从气体形态变成液体形态, 沸点12.3℃[1]。主要组成成分为乙烯和氯化氢经过化学合成加工制得。用作乙型基化剂。氯乙烷为无色气体, 主要应用于有机合成材料的制得, 用途很广泛。可以用做制造铅和纤维的材料, 还可以做溶剂、制冷剂、催化剂、麻醉剂和杀虫剂等。若其存在于大气环境中, 对人体有一定的危害作用。会刺激人体的心肝脾胃肾的正常运转, 使其失去协调身体机能的作用。空气中的氯乙烷浓度含量增加会使人产生错觉感, 容易使人精神失常, 昏厥等, 情况严重者会导致人的死亡[2]。由于氯乙烷的沸点很低, 可以作为活性炭的吸附材料之用。

二、试验部分

1. 试剂与仪器的准备

红外气体分析仪:东麦萨拉哈司仪器有限责任公司;浓度测定管:特殊定制;

秒表:显示分度值0.01s;流量检测控制仪:六华晶科技股份公司;空气净化器:上海费妮特科技公司;氯乙烷气体:自己研发。

2. 试验原理

(1) 红外气体分析仪检测法

除了双原子的非惰性气体和具有非对称无极性的单原子化学气体外, CO1、NH2烷烃、烯烃等其他无机物、都可以用红外气体分析仪进行检测。由于红外线照射而激发气体而产生强共振, 由于每种物质都有特定的吸收特征, 所以光的放射能量被吸收。基于每一检测部分的化学浓度不同, 吸收的辐射能量也就不同, 剩下的辐射能的部分使得检测器仪器里的温度升高各不相同, 镜片仪器单边所受的压强不同, 从而产生一个电容仪检测波频的信号, 实现对氯乙烷的特定的检测。

对于特定红外波长辐射量能的吸收, 其待测组的浓度与待测组的强度之间的关系可根据郎克—钓尔定律来阐述:当待测组分的吸收系数一定时, 脉波长度也一定时, 通过检测辐射能量的系数的衰减, 就可以完全检测出待测分组的浓度值[3]。本试验将含有空气和氯乙烷的配比混合气体连续不断的打进红外气体分析仪器里, 当某一特定波长的红外线光射到氯乙烷混合气体时, 产生了强烈的光线吸收, 从而检测出氯乙烷的化学浓度值。在试验的过程中红外分析仪显示的浓度, 以每10s记录一次, 以便于数据的准确性。试验结果表明, 试验过程中显示的瞬时浓度的变化, 能够真实反映出氯乙烷浓度的大小及变化波动状况, 还可以进行动态监测分析, 随时调整设备参数, 有利于试验人员观察实验变化的每一瞬间, 增加了数据的可靠性。用红外吸收法检测氯乙烷的浓度是非常可取的。

(2) 活性炭吸附法

根据《颗粒煤质活性炭苯蒸气氯乙烷防护时间规定》的标准, 在实验室中制备两个浓度测试透明管备用。在试验的过程中, 空气和氯乙烷的混合气流配比在1.2L/min的流量通过浓度标准测定管, 在特定的检测时间内, 通过的试验管前后的流量进行浓度计算。每次计算的结果都要进行仔细记录、比对, 确保分析得出的数据的准确性。氯乙烷的测试浓度是以其质量在试管中的浓度来表示的, 为了便于方便比较, 需要将其换算成相应的体积浓度来衡量。在这个体积浓度下检测, 容易得出准确的检测实验值。

将洁净的空气和氯乙烷气体利用质量流量器进行控制, 以一定的流动速度进入混合器, 配制成含有特定氯乙烷标准浓度的空气流, 将其分成两个检测组, 以非串联的方式分成两路, 一路与浓度仪器测定管连接, 另一路与红外气体分析仪检测设备连接[4]。仪器的尾端要进行特殊化学处理, 以免在相同的试验条件下重复多次试验。比较得出的检测结果, 两种检测方法的偏离差最大为2.89%, 得出经过红外气体分析仪检测氯乙烷浓度的准确值非常高。从实验的检测数据可以看得出来, 每个浓度测定管在最后一次检测时, 偏差值都会变得比较大, , 浓度低于特定水平的下限, 说明活性炭已经失效, 不能再继续使用。可见活性炭吸附法的检测度不高。

结语

氯乙烷防护试验的试验变量很多, 主要受湿度、流量及混合气流搭配浓度的影响。人工需要在整个实验过程中进行主要参数的计算和调控, 这对在检测中控制混合气体氯乙烷的浓度非常重要。通过实验的反复性, 确定了红外气体分析仪检测的准确性和可靠性。而活性炭吸附法使用特制的密度测定管, 其结构非常复杂, 需要先进的科技技术才能制作出来。这样的测试管使用一定的次数后, 吸附的性能就会下降, 测量氯乙烷的浓度就不准确。红外气体分析仪自动化分析程度非常高, 减少了实验人员的劳动强度同时也使化学检测更具有准确性和可行性, 红外吸收法得到了越来越广泛的应用与发展。

摘要：本文利用红外气体分析仪检测与活性炭防护氯乙烷检测方法进行比对分析, 通过试验数据研究, 得出传统的活性炭吸附法对检测氯乙烷浓度方面的偏离值很大, 准确性不足, 不具有先进性。红外气体分析仪检测具有非常高的准确度。试验过程自动化检测程度高, 测定快捷、简单, 验证了红外吸收法的可行性和可以广泛应用的价值。

关键词：氯乙烷,红外气体分析仪,检测,活性炭吸附法