一种混凝土中氨气释放量连续测定装置与方法与流程

本发明涉及氨气检测
技术领域：
，具体是一种混凝土中氨气释放量连续测定装置与方法。
背景技术：
：申请号为“cn201720324604.0”、公开号为“cn206618714u”的实用新型专利公开了一种混凝土中氨气经时释放量测定装置，密封箱体内设置有栏栅架以及放置在栏栅架上的盛样容器，鼓风机的出风口通过通风软管与密封箱体的进气口连接，密封箱体的出气口通过通气软管连接到玻璃洗瓶上设置的进气管的上端，进气管的下端插入到玻璃洗瓶内所盛放的吸收溶液中，玻璃洗瓶上还设置有与外界空气连通的出气管以及用于测量氨气的氨气敏电极，氨气敏电极的下端插入到吸收溶液内，上端通过连接导线连接到测量主机上，本实用新型整个装置操作简单，方便连接和拆卸，检测连续性强，能够对新拌混凝土中氨气释放量进行实时的监控，弥补了在此领域的空白，便于指导混凝土的生产和施工。但是该专利存在以下问题：1、“一种混凝土中氨气经时释放量测定装置”中通气速率只分为高、中、低档，而本发明实验箱内可模拟温度与风速环境条件，且温度与通气速率定量可控；2、“一种混凝土中氨气经时释放量测定装置”只能检测混凝土硬化过程中某一阶段内的氨气释放量，不能实现混凝土振捣及硬化过程中氨气释放量的连续检测，本发明通过固定式氨气检测仪实时检测实验箱内氨气浓度，通过三通阀操作连续收集释放出的氨气，从而实现氨气释放量连续监测，填补混凝土浇筑与养护过程中氨气释放量连续检测方法的空白，修正仅用吸收瓶收集氨气的测量误差；3、氨气敏电极只有在碱性条件下才能测得溶液中的氨浓度，而发明“一种混凝土中氨气经时释放量测定装置”中吸收液一直处于酸性条件，故实际无法测得其中的氨浓度；而如果将这个发明中的吸收液换成碱性条件，确实可以测出浓度，但又因为碱性溶液无法吸收释放的氨气而导致测值几乎为零。综上所述，发明“一种混凝土中氨气经时释放量测定装置”存在系统性错误，要么无法测出吸收液中氨浓度，要么测出的氨浓度几乎为零，无法获得正确的试验数据。综上，本发明提出了一种很有效的检测手段，检测方法完美解决了上述问题，既能够使用酸性吸收液最大限度吸收氨气，又能够通过化学分析方法准确测定吸收液中氨浓度，最重要的是还具有连续吸收测定功能。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种混凝土中氨气释放量连续测定装置与方法，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混凝土中氨气释放量连续测定装置，包括数据采集系统、实验箱、氨气吸收装置、供风系统、温度控制系统及氨气浓度自动检测系统，所述数据采集系统为上位机，所述数据采集系统的两端分别与温度控制系统及氨气浓度自动检测系统相连，所述实验箱的左右两壁中间部分别通过第一导管、第二导管与供风系统和氨气吸收装置相连。作为本发明进一步的方案：所述温度控制系统包括温度控制器及温度传感器，所述温度控制器通过导线与上位机相连，所述温度控制器还通过导线与温度传感器相连，所述氨气浓度自动检测系统包括固定式氨气检测仪及氨气浓度传感器，所述固定式氨气检测仪通过导线与上位机相连，所述固定式氨气检测仪还通过导线与氨气浓度传感器相连，所述温度传感器设于实验箱的内部上方，所述氨气浓度传感器设于实验箱的上方，且氨气浓度传感器的底端贯穿实验箱的顶盖，所述实验箱的顶部中间贯穿顶部设置有振捣装置，振捣装置的下端插入混凝土试模的内部，所述混凝土试模设置于实验箱的内表面，所述实验箱为可拆卸且密封的箱体。作为本发明进一步的方案：所述供风系统包括空气压缩机、流量控制器及第二截止阀，所述空气压缩机与流量控制器相连，所述流量控制器与进气口连接的第一导管上设置有第二截止阀，所述氨气吸收装置包括第一截止阀、三通阀、第一吸收瓶及第二吸收瓶，所述实验箱通过第二导管与三通阀相连，所述三通阀通过第二导管分别与第一吸收瓶和第二吸收瓶相连，所述三通阀和实验箱相连的第二导管上设置有第一截止阀。一种混凝土中氨气释放量连续测定方法，将所述新拌混凝土倒入实验箱，实验箱内可调控温度与风速环境条件，实时连续测定混凝土中氨气释放量。所述混凝土中氨气释放量连续测定方法的具体测定步骤如下：s1、准备实验箱，关闭第一截止阀及第二截止阀，在进气口安装导管，连接供风系统，出气口安装导管，连接氨气吸收装置，第一吸收瓶及第二吸收瓶内分别注入0.01mol/l的稀硫酸吸收液200ml，安装振捣装置，安装温度传感器、温度控制器、氨气浓度传感器、固定式氨气检测仪，并与上位机相连接，打开上位机软件，上位机软件自动记录实验箱内温度变化，调节温度控制器，设定实验箱内温度；s2、打开实验箱顶盖，将新拌混凝土迅速倒入混凝土试模并立即合盖密封；s3、打开第二截止阀，开启空气压缩机，调节流量控制器，设定实验箱内空气流速；s4、振捣混凝土，上位机软件自动记录实验箱内氨气浓度变化，出气口排出的氨气被第一吸收瓶中的稀硫酸溶液吸收，每隔一定时间转动三通阀，使氨气流入第二吸收瓶，同时收集第一吸收瓶中的溶液并标号，将第一吸收瓶洗净后装入新鲜的吸收液并安装固定，第一吸收瓶及第二吸收瓶交替使用，连续收集释放出的氨气；s5、采用分光光度法检测吸收液中氨浓度。s51、制备试剂显色剂，显色剂为水杨酸-酒石酸钾钠溶液：称取50g水杨酸，加入100ml水，再加入160ml、2mol/l氢氧化钠溶液，搅拌完全溶解；再称取50g酒石酸钾钠，溶于水中，与上述溶液合并移入1000ml容量瓶中，加水定容；将该溶液贮存在加橡胶塞的棕色玻璃瓶中，该溶液稳定使用时间为一个月；亚硝基铁氰化钠溶液，ρ1＝10g/l：称取0.1g亚硝基铁氰化钠置于10ml具塞比色管中，加水至标线，该溶液稳定使用时间为一个月；次氯酸钠使用液，ρ2＝3.5g/l，ρ2代表有效氯，c＝0.75mol/l，c代表游离碱，用水和氢氧化钠溶液将已标定的次氯酸钠溶液稀释至有效氯浓度3.5g/l，以氢氧化钠计游离碱浓度0.75mol/l，存放于棕色滴瓶内，该溶液稳定使用时间为一个月；清洗溶液：将100g氢氧化钾溶于100ml水中，待溶液冷却后加入900ml乙醇，贮存于聚乙烯瓶内；氨氮标准储备液，ρn1＝1000μg/ml：称取3.8190g氯化铵，优级纯，在100℃-105℃干燥2h，溶于水中，转移到1000ml容量瓶，定容，该溶液稳定使用时间为一个月；氨氮标准中间液，ρn2＝100μg/ml：移取上述氨氮标准储备液10.00ml至100ml容量瓶，定容，该溶液稳定使用时间为一周；氨氮标准使用液，ρn3＝1μg/ml：移取上述氨氮标准中间液10.00ml至1000ml容量瓶，定容，现配现用；s52、仪器设备：可见分光光度计、10mm或30mm的比色皿、滴瓶；s53、分析步骤s53.1、校准曲线；用10mm比色皿测定时，按下表制备标准系列:试管编号012345氨氮标准使用液/ml0.001.002.004.006.008.00氨氮含量/μg0.001.002.004.006.008.00用30mm比色皿测定时，按下表制备标准系列:试管编号012345氨氮标准使用液/ml0.000.400.801.201.602.00氨氮含量/μg0.000.400.801.201.602.00根据对应的标准系列，取6支10ml比色管，分别加入上述氨氮标准使用液，用水稀释至8.00ml，按下述样品测定步骤测量吸光度，以扣除空白的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量(μg)为横坐标绘制校准曲线；s53.2、样品测定：取已收集并标号的水样8.00ml于10ml比色管中，当水样中氨氮质量浓度高于1.0mg/l时可适当稀释后取样，加入1.00ml显色剂和2滴亚硝基铁氰化钠，混匀；再滴入2滴次氯酸钠使用液并混匀，加水稀释至标线，充分混匀；显色60min后，在697nm波长处，用10mm或30mm比色皿，以水为参比测量吸光度；s53.3、空白试验：以水代替水样，按上述步骤测定；s54、结果计算：水样中氨氮的质量浓度按下式计算其中：ρn为水样中氨氮的质量浓度，该浓度以n计，单位为mg/l；as为样品的吸光度；ab为空白试验的吸光度；a为校准曲线的截距；b为校准曲线的斜率；v为所取水样的体积，单位为ml；d为水样的稀释倍数；氨气质量按下式计算：c1＝ρn×1.2143×0.2×1000；其中：c1为第一吸收瓶及第二吸收瓶中氨气质量，单位为μg；ρn为水样中氨氮的质量浓度，以n计，单位为mg/l；1.2143为转换系数，以n计转化为nh3；0.2为吸收液体积0.2l；1000为单位转化系数，将mg转化为μg；上位机软件记录数值a的单位为百万分之一，体积比，同步转化为质量，单位为μg；氨气质量按下式计算：其中c2为实验箱内氨气质量，单位为μg；a为固定式氨气检测仪显示数值，单位为ppm；v箱为实验箱内空气体积，单位为l；vm为气体摩尔体积，在25℃、101kpa条件下取24.5，其他实验条件可根据理想气体方程pv＝nrt求解，单位为l/mol；17为氨气的摩尔质量，单位为g/mol；第一吸收瓶及第二吸收瓶中氨气质量c1与实验箱内氨气质量c2之和为混凝土振捣及硬化过程中氨气释放总量c，c＝c1+c2，并绘制时间-氨气释放总量曲线。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过调控实验箱内温度与风速环境条件，模拟混凝土振捣与硬化过程，采用吸收瓶连续收集氨气与实验箱内自动检测氨气浓度的方法，实现混凝土浇筑与养护全过程中氨气释放量的实时检测，填补混凝土浇筑过程中氨气释放量检测方法的空白。2、本发明通过测试新拌及硬化混凝土中氨气的释放规律，为制定脱硝粉煤灰应用技术要求和提出混凝土中铵含量的安全阈值提供重要参考依据。3、本发明公开的测试装置设计巧妙、合理，公开的操作方法方便快捷，智能化、精准化，修正仅用吸收瓶收集氨气的测量误差，具有推广意义与良好的经济社会效益。附图说明图1为本发明中的混凝土中氨气释放量连续测定装置结构示意图。图2为本发明中第一吸收瓶及第二吸收瓶中氨气质量随时间变化曲线图。图3为本发明中实验箱内氨气质量随时间变化曲线图。图4为本发明中第一吸收瓶、第二吸收瓶及实验箱内氨气总质量随时间变化曲线图。图中：1-数据采集系统，2-温度传感器，3-氨气浓度传感器，4-第一截止阀，5-三通阀，6-第一吸收瓶，7-第二吸收瓶，8-实验箱，9-振捣装置，10-混凝土试模，11-进气口，12-第二截止阀，13-空气压缩机，14-氨气吸收装置，15-供风系统，16-温度控制系统，17-氨气浓度自动检测系统。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1请参阅图1，本发明实施例中，一种混凝土中氨气释放量连续测定装置，包括数据采集系统1、实验箱8、氨气吸收装置14、供风系统15、温度控制系统16及氨气浓度自动检测系统17，所述数据采集系统1为上位机，所述数据采集系统1的两端分别与温度控制系统16及氨气浓度自动检测系统17相连，所述温度控制系统16包括温度控制器及温度传感器2，所述温度控制器通过导线与上位机相连，所述温度控制器还通过导线与温度传感器2相连，所述氨气浓度自动检测系统17包括固定式氨气检测仪及氨气浓度传感器3，所述固定式氨气检测仪通过导线与上位机相连，所述固定式氨气检测仪还通过导线与氨气浓度传感器3相连，所述温度传感器2设于实验箱8的内部上方，所述氨气浓度传感器3设于实验箱8的上方，且氨气浓度传感器的底端贯穿实验箱的顶盖，所述实验箱8的顶部中间贯穿顶部设置有振捣装置9，振捣装置9的下端插入混凝土试模10的内部，所述混凝土试模10设置于实验箱8的内表面，所述实验箱8为可拆卸且密封的箱体。进一步的，所述实验箱8的左右两壁中间部分别通过第一导管、第二导管与供风系统15和氨气吸收装置14相连，所述供风系统15包括空气压缩机13、流量控制器及第二截止阀12，所述空气压缩机13与流量控制器相连，所述流量控制器与进气口11连接的第一导管上设置有第二截止阀12，所述氨气吸收装置14包括第一截止阀4、三通阀5、第一吸收瓶6及第二吸收瓶7，所述实验箱8通过第二导管与三通阀5相连，所述三通阀5通过第二导管分别与第一吸收瓶6和第二吸收瓶7相连，所述三通阀5和实验箱8相连的第二导管上设置有第一截止阀4。实施例2一种混凝土中氨气释放量连续测定方法，将所述新拌混凝土倒入实验箱8，实验箱8内可调控温度与风速环境条件，实时连续测定混凝土中氨气释放量。新拌混凝土配合比见表1：表1混凝土配合比所述混凝土中氨气释放量连续测定方法的具体测定步骤如下：s1)准备实验箱8，关闭第一截止阀4及第二截止阀12，在进气口安装导管，连接供风系统15，出气口安装导管，连接氨气吸收装置14，第一吸收瓶6及第二吸收瓶7内分别注入0.01mol/l的稀硫酸吸收液200ml，安装振捣装置9，安装温度传感器2、温度控制器、氨气浓度传感器3、固定式氨气检测仪，并与上位机相连接，打开上位机软件，上位机软件自动记录实验箱8内温度变化，调节温度控制器，设定实验箱8内温度；s2)打开实验箱8顶盖，将新拌混凝土迅速倒入混凝土试模10并立即合盖密封；s3)打开第二截止阀12，开启空气压缩机13，调节流量控制器，设定实验箱8内空气流速；s4)振捣混凝土，上位机软件自动记录实验箱8内氨气浓度变化，出气口排出的氨气被第一吸收瓶6中的稀硫酸溶液吸收，每隔一定时间转动三通阀5，使氨气流入第二吸收瓶7，同时收集第一吸收瓶6中的溶液并标号，将第一吸收瓶6洗净后装入新鲜的吸收液并安装固定，第一吸收瓶6及第二吸收瓶7交替使用，连续收集释放出的氨气；s5)采用分光光度法检测吸收液中氨浓度；s51、制备试剂显色剂(水杨酸-酒石酸钾钠溶液)：称取50g水杨酸，加入约100ml水，再加入160ml、2mol/l氢氧化钠溶液，搅拌使之完全溶解；再称取50g酒石酸钾钠，溶于水中，与上述溶液合并移入1000ml容量瓶中，加水定容。将该溶液贮存在加橡胶塞的棕色玻璃瓶中，该溶液稳定使用时间为一个月。亚硝基铁氰化钠溶液，ρ1＝10g/l：称取0.1g亚硝基铁氰化钠置于10ml具塞比色管中，加水至标线，该溶液稳定使用时间为一个月。次氯酸钠使用液，ρ2(有效氯)＝3.5g/l，c(游离碱)＝0.75mol/l：用水和氢氧化钠溶液将已标定的次氯酸钠溶液稀释至有效氯浓度3.5g/l，游离碱浓度0.75mol/l(以氢氧化钠计)，存放于棕色滴瓶内，该溶液稳定使用时间为一个月。清洗溶液：将100g氢氧化钾溶于100ml水中，待溶液冷却后加入900ml乙醇，贮存于聚乙烯瓶内，用于本实验所用玻璃器皿的清洗。氨氮标准储备液，ρn1＝1000μg/ml：称取3.8190g氯化铵(优级纯，在100℃-105℃干燥2h)，溶于水中，转移到1000ml容量瓶，定容，该储备液可稳定一个月。氨氮标准中间液，ρn2＝100μg/ml：移取上述氨氮标准储备液10.00ml至100ml容量瓶，定容，该中间液稳定使用时间为一周。氨氮标准使用液，ρn3＝1μg/ml：移取上述氨氮标准中间液10.00ml至1000ml容量瓶，定容，现配现用。s52、仪器设备：可见分光光度计；10mm或30mm比色皿；滴瓶；其他常用玻璃器皿(应用清洗溶液仔细清洗，再用水冲洗干净)。s53、分析步骤s53.1、校准曲线用10mm比色皿测定时，按下表制备标准系列。试管编号012345氨氮标准使用液/ml0.001.002.004.006.008.00氨氮含量/μg0.001.002.004.006.008.00用30mm比色皿测定时，按下表制备标准系列。试管编号012345氨氮标准使用液/ml0.000.400.801.201.602.00氨氮含量/μg0.000.400.801.201.602.00根据对应的标准系列，取6支10ml比色管，分别加入上述氨氮标准使用液，用水稀释至8.00ml，按下述样品测定步骤测量吸光度，以扣除空白的吸光度为纵坐标，以其对应的氨氮含量(μg)为横坐标绘制校准曲线。s53.2、样品测定：取已收集并标号的水样8.00ml(当水样中氨氮质量浓度高于1.0mg/l时可适当稀释后取样)于10ml比色管中，加入1.00ml显色剂和2滴亚硝基铁氰化钠，混匀。再滴入2滴次氯酸钠使用液并混匀，加水稀释至标线，充分混匀；显色60min后，在697nm波长处，用10mm或30mm比色皿，以水为参比测量吸光度。s53.3、空白试验：以水代替水样，按上述步骤测定。s54、结果计算水样中氨氮的质量浓度按下式计算：其中：ρn为水样中氨氮的质量浓度(以n计)，单位为mg/l，as为样品的吸光度；ab为空白试验的吸光度；a为校准曲线的截距；b为校准曲线的斜率；v为所取水样的体积，单位为ml；d为水样的稀释倍数；氨气质量按下式计算：c1＝ρn×1.2143×0.2×1000；其中：c1为第一吸收瓶6及第二吸收瓶7中氨气质量，单位为μg；ρn为水样中氨氮的质量浓度(以n计)，mg/l；1.2143为转换系数，以n计转化为氨(nh3)；0.2为吸收液体积0.2l；1000为单位转化系数，将mg转化为μg，第一吸收瓶和第二吸收瓶中氨气质量c1随时间变化曲线如图2所示。上位机软件记录数值a的单位是百万分之一(体积比)，同步转化为质量，单位为μg；氨气质量按下式计算：其中c2为实验箱内氨气质量，单位为μg；a为固定式氨气检测仪显示数值，单位为ppm；v箱为实验箱内空气体积，单位为l；vm为气体摩尔体积，在25℃、101kpa条件下取24.5，其他实验条件可根据理想气体方程pv＝nrt求解，单位为l/mol；17为氨气的摩尔质量，单位为g/mol，实验箱内氨气质量c2随时间变化曲线如图3所示。第一吸收瓶6及第二吸收瓶7中氨气质量c1与实验箱内氨气质量c2之和为混凝土振捣及硬化过程中氨气释放总量c，c＝c1+c2，并绘制时间-氨气释放总量曲线，氨气释放总量c随时间变化曲线如图4所示。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12