在线监测气体腐蚀试验箱中二氧化硫和硫化氢混合气体浓度的方法与流程

本发明涉及一种利用溶液吸收法在线监测二氧化硫气体腐蚀试验箱内腐蚀气体浓度的方法，具体是指在线监测气体腐蚀试验箱中二氧化硫和硫化氢混合气体浓度的方法。
背景技术：
：气体腐蚀试验，尤其是so2、h2s气体腐蚀试验是评估金属、涂层板等材料耐腐蚀性能的重要试验方法。目前气体腐蚀试验箱中腐蚀气体的浓度主要是根据气瓶的压力、流量计读数和试验箱容积换算出来的。这种换算是基于“气瓶压力是一个可知的常数”或“气瓶压力随时间是一个可知的线性变化”且“气瓶中的腐蚀气体纯度在整个试验过程中不变”的前提假设建立起来的。但是，由于气瓶的压力随着瓶内气体的流失是一个变量，且气体压力的变化随时间并不是一个线性变化，且并不能保证试验过程中气瓶中的腐蚀气体的纯度不变化，所以换算得到的试验箱中的腐蚀气体的浓度与试验箱中腐蚀气体的实际浓度存在偏差。这一偏差在低浓度(ppm级别)气体腐蚀试验时就显得尤为突出，会直接影响到技术人员对气体腐蚀试验结果的判断。因为难以获得准确的试验箱中的腐蚀气体浓度，因此很难准确控制试验时间和试验进程。这一问题已经制约了气体腐蚀试验方法在汽车、建材、涂料等多个行业的推广应用。溶液吸收法是通过抽气的方式使大量的空气通过吸收液，这样大气中原来浓度较小的so2、h2s等腐蚀气体在吸收液中得到浓缩，方便对其浓度进行分析测定。溶液吸收法已经广泛地应用于环保领域的空气污染物监测，适用于对空间中低浓度污染物(ppm级)的连续监测。溶液吸收法出于对吸收液稳定性和吸收液吸收效果的考虑，采样时间一般在0.5～1个小时左右。因而，溶液吸收法体现的是较短时间内空气中的腐蚀气体的含量。而一般腐蚀气体试验的时间为几百小时至几千小时，气体腐蚀试验箱中的腐蚀气体浓度在0.5～1小时内的浓度可以视为恒定。因此，通过连续采样、多次分析可以得到试验过程中so2、h2s等腐蚀气体含量的变化情况。气体腐蚀试验箱在腐蚀试验过程中为了防止空气进入箱内，干扰试验结果，会对试验箱采用密封设计。此外，为了保证试验过程中气体压力恒定，避免腐蚀过程中的消耗引起箱内气体浓度变化，试验过程中腐蚀气体是通过进气口连续通入、通过出气口连续导出。导出的腐蚀性气体为避免污染大气，需配套的净化装置吸收、净化后排入大气。技术实现要素：本发明的目的在于提供在线监测气体腐蚀试验箱中二氧化硫和硫化氢混合气体浓度的方法，便于设计试验时间、控制试验进程。本发明的目的通过以下技术方案予以实现：在线监测气体腐蚀试验箱中二氧化硫和硫化氢混合气体浓度的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)在气体腐蚀试验箱的出气口连接一个可密封的吸收瓶；(2)吸收瓶中装入300～1000毫升吸收液；每0.5～1小时更换一次吸收瓶，每次更换吸收瓶，瓶中加入新配制的等量的吸收液；(3)更换下来的吸收瓶中的吸收液为样品溶液；将样品溶液和空白溶液经过0.45μm微孔滤膜过滤，依次注入离子色谱仪进行分析，得到样品溶液和空白溶液的离子色谱图；(4)将6组不同浓度的so42-标准溶液经过0.45μm微孔滤膜过滤，在与(3)相同的色谱条件下进行离子色谱分析，测定so42-的保留时间和峰面积，以峰面积对浓度绘制so42-的标准曲线；(5)以标准曲线法计算样品溶液和空白溶液中so42-的含量，单位为μg，其中硫元素含量即为so2和h2s混合气体中硫元素含量，单位为μg；(6)混合气体中so2和h2s的含量最终测定结果为相对值，是以每升溶液中吸收的so2和h2s混合气体的质量数表示。进一步地，所述步骤(1)中可密封吸收瓶的进气口用橡胶管与气体腐蚀试验箱的出气口相连，可密封吸收瓶的出气口用橡胶管与气体腐蚀试验箱的气体净化装置相连。进一步地，所述步骤(1)中可密封吸收瓶可选用磨砂玻璃接口密封，也可采用橡胶塞密封。实际操作过程中根据需要一般选用容量为500或1000ml的容量瓶作为吸收瓶，用橡胶塞密封，然后对应地加入相应质量的吸收液。进一步地，所述步骤(2)中，所述吸收液为k2co3水溶液，浓度在1×10-2～1mmol/l范围内，用分析纯试剂和去离子水精确配制。进一步地，所述步骤(3)中，离子色谱分析前，将样品溶液分成2份，一份加入双氧水，双氧水的浓度即质量分数为36％，加入2～3滴，另一份无添加，两份样品溶液均注入离子色谱进行分析。进一步地，所述步骤(3)、(4)中离子色谱分析条件为：淋洗液为1.8mmol/lna2co3+1.7mmol/lnahco3，淋洗液流速为：0.7～1.0ml/min；进样体积：50μl；进一步地，所述步骤(4)中混合标准溶液的配制是，取12个100ml容量瓶，一份加入双氧水，另一份无添加，按表1配制so42-标准溶液。表1：so42-标准溶液瓶号123456so42-浓度(mg/l)05.010.015.020.025.0进一步地，所述步骤(5)中样品溶液和空白溶液中so42-的含量为：其中，w3-样品溶液中so42-的含量，单位为μg；w03-空白溶液中so42-的含量，单位为μg；k3-标准溶液中so42-的浓度与峰面积比值；a3-样品溶液中so42-的峰面积；a03—空白溶液中so42-的峰面积；v——溶液总体积。于是，试验箱中总含硫腐蚀气体含量为：其中，w(s)-试验箱中总含硫腐蚀气体含量，即so2和h2s混合气体中硫元素含量，以总硫表示，单位为μg；ms-硫的摩尔质量，g/mol；-so42-的摩尔质量，g/mol；在已知污染物中so2含量的基础上，可以进一步得出污染物中h2s含量为：其中，w(h2s)-试验箱中h2s腐蚀气体含量；-h2s的摩尔质量，g/mol；目前国外有采用在试验箱中加装探头，监测气体腐蚀试验箱中腐蚀气体浓度的方法。但是监测探头也会受到试验箱中腐蚀性气体的腐蚀，长期使用会影响监测结果，使用一段时间之后需要更换新的探头，价格不菲。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)可以准确获知试验箱中的腐蚀气体浓度，以便更精确地设计试验时间，控制试验进程。(2)吸收液选用的是化学稳定性好的碳酸钾溶液，保证了试验结果的重现性。(3)在(so2+h2s)混合气体分析过程中，可以通过在样品溶液中加入或不加入双氧水(h2o2)，分别获得so2浓度和(so2+h2s)混合气体浓度，进而可得出h2s的含量，达到一次采样同时分析不同含硫气体浓度的效果。(4)相比于探头监测的方法，本发明方法采用稳定性更好，成本更低的溶液吸收法(化学方法)更加简单，易于操作。(5)本发明方法采用无毒的碳酸盐吸收剂，更加安全、环保。(6)离子色谱分析法操作简便，步骤简单，由于分析过程带入的误差小，提高了分析结果的准确性。附图说明下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。图1为本发明实施例中样品溶液b1离子色谱图；图2为本发明实施例中so42-标准溶液离子色谱图，标准溶液为10mg/lso42-。具体实施方式本发明在线监测气体腐蚀试验箱中二氧化硫和硫化氢混合气体浓度的方法，包括如下步骤：1、将装有300ml、浓度为0.1mmol/l碳酸钾吸收液的容量瓶用橡胶塞密封制成吸收瓶，容量瓶体积为500ml，用橡胶管连接在气体腐蚀试验箱的出气口和气体净化装置之间。吸收30min后，取下吸收瓶换上新的吸收瓶。吸收瓶中的吸收液也可以在300～1000毫升范围内取值，每0.5～1小时更换一次吸收瓶，每次更换吸收瓶，瓶中加入新配制的等量的吸收液。k2co3水溶液的浓度也可以在1×10-2～1mmol/l范围内，用分析纯试剂和去离子水精确配制。2、将吸收瓶中吸收液用移液管移取100ml至烧杯中，和空白溶液样品100ml，用滴管加入36％的双氧水2滴，搅拌后经过0.45μm微孔滤膜过滤，分别制得样品溶液b1和空白溶液b0。3、取12个100ml容量瓶，按表1配制6组不同浓度的so42-标准系列。4、将样品溶液b1、空白溶液b0以及标准系列溶液在相同条件下进行离子色谱分析，离子色谱条件为：淋洗液为1.8mmol/lna2co3+1.7mmol/lnahco3，淋洗液流速为0.7ml/min，进样体积为50μl。淋洗液流速也可以在0.7～1.0ml/min范围内取值。5、离子色谱分析so42-，如图2所示，具体测试结果见表2。表2：离子色谱测试结果b1so42-浓度(mg/l)15.48样品溶液和空白溶液中so42-的含量为：其中，w3-样品溶液中so42-的含量，单位为μg；w03-空白溶液中so42-的含量，单位为μg；k3-标准溶液中so42-的浓度与峰面积比值；a3-样品溶液中so42-的峰面积；a03-空白溶液中so42-的峰面积；v——溶液总体积。于是，试验箱中总含硫腐蚀气体含量为：其中，w(s)-试验箱中总含硫腐蚀气体含量，即so2和h2s混合气体中硫元素含量，以总硫表示，单位为μg；ms-硫的摩尔质量，g/mol；-so42-的摩尔质量，g/mol；于是得到，含硫污染物测定结果(so2+h2s)为：5.16μg。在已知污染物中so2含量的基础上，可以进一步得出污染物中h2s含量为：其中，w(h2s)-试验箱中h2s腐蚀气体含量；-h2s的摩尔质量，g/mol。本发明采用溶液吸收法来收集气体腐蚀试验箱中流出的so2和h2s混合含硫腐蚀气体，并通过离子色谱分析so42-，得出含硫腐蚀气体中so2和h2s的含量。相比现有的在箱体内放置探头进行监测，更加简单、准确、价格便宜。本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应属于在本发明的保护范围之内。当前第1页12