一種痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)及其制備方法、痕量砷化氫氣體的檢測裝置及檢測方法與流程

本發(fā)明涉及一種痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)及其制備方法、痕量砷化氫氣體的檢測裝置及檢測方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

砷化氫氣體常見于冶金、制酸、皮革、化肥、農(nóng)藥以及芯片制造等工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣。砷化氫常溫常壓下為無色，有大蒜氣味但無明顯刺激性的氣體，毒性極強(qiáng)。在空氣中濃度為0.5mg/m³時(shí)即可引起急性中毒。砷在空氣中的形態(tài)種類多，主要有三氧化二砷，五氧化二砷，砷化氫等，同時(shí)存在于空氣中的氣態(tài)和氣溶膠態(tài)中。因此，準(zhǔn)確測定空氣中的砷化氫要求采樣方法對空氣中砷化氫的采集具有專一性、靈敏性、準(zhǔn)確性。

傳統(tǒng)的砷化氫吸收液通常使用二乙氨基二硫代甲酸銀溶液，這種溶液中的三氯甲烷很容易揮發(fā)，從而影響到測量的精度。目前已有一些自動(dòng)化采集裝置，但是這些設(shè)備投資成本較高，并且無法做到痕量砷化氫氣體的采集、監(jiān)測。對于工廠可能泄露的砷化氫氣體并不能夠準(zhǔn)確、及時(shí)的監(jiān)測。這些常見的檢測器靈敏度低，當(dāng)環(huán)境中的砷化氫氣體達(dá)到一定濃度之后才會(huì)報(bào)警。因此，不利于危險(xiǎn)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，增大企業(yè)所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)，該吸收介質(zhì)對砷化氫氣體具有高的靈敏度及吸收效率。

本發(fā)明第二個(gè)目的在于提供一種痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)的制備方法。

本發(fā)明第三個(gè)目的在于提供一種痕量砷化氫氣體的檢測裝置。

本發(fā)明第四個(gè)目的在于提供一種痕量砷化氫氣體的檢測方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)，所述吸收介質(zhì)為表面負(fù)載有銀離子的海藻酸鈉膠體顆粒；所述海藻酸鈉與銀離子摩爾比為30:1～40:1；所述膠體顆粒中水分含量為35％～40％。

所述銀離子以硝酸銀的形式負(fù)載在所述海藻酸鈉膠體顆粒表面。

所述痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：將60～80ml海藻酸鈉溶液加入300ml硝酸銀溶液中，混勻，得膠體顆粒；所得膠體顆粒于30～50℃條件下保溫1～2h即得。

所述混勻方式為電磁攪拌2～3h。

所述30～50℃條件下保溫1～2h后所得膠體顆粒仍含有一定的水分，保證銀能夠以離子狀態(tài)存在。

所述將海藻酸鈉溶液加入硝酸銀溶液中的加入方式為滴入。

所述將海藻酸鈉溶液加入硝酸銀溶液的具體方式為通過蠕動(dòng)泵或注射器吸取海藻酸鈉溶液并緩慢滴入硝酸銀溶液。

所述將海藻酸鈉溶液加入硝酸銀溶液中的速率為1ml/min。

當(dāng)使用蠕動(dòng)泵或注射器向硝酸銀溶液中滴加海藻酸鈉溶液時(shí)，海藻酸鈉顆粒在硝酸銀溶液中迅速成型，硝酸銀吸附在顆粒表面，在顆粒成型后取出晾干，在顆粒呈膠體狀態(tài)時(shí)，銀元素以離子形態(tài)分布于膠體顆粒表面。

所述硝酸銀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6～10％。

所述海藻酸鈉溶液的制備方法為：取1～2g海藻酸鈉在60～80℃條件下溶解于100ml蒸餾水中，靜置30～60min，即得。

所述靜置30～60min可以消除海藻酸鈉溶液中的氣泡。

一種痕量砷化氫氣體的檢測裝置，包括兩端開口的吸附管，所述吸附管中填充有填料并形成填料段，所述吸附管中在填料段的兩端位置處設(shè)置有用來使填料段固定在吸附管中的多孔封端材料；所述填料為上述痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)。

所述吸附管的一端連接有用來與對應(yīng)的砷化氫氣體源相連的硅膠管。

所述多孔封端材料為脫脂棉。

所述吸附管的直徑為0.8～1.2cm，管長為7～9cm。

所述吸附管內(nèi)填充1～1.5g的吸收介質(zhì)。

一種采用上述痕量砷化氫氣體的檢測裝置進(jìn)行痕量砷化氫氣體檢測的方法。所述方法包括：將所述檢測裝置與待測設(shè)備連接后，靜置1～2h。當(dāng)砷化氫氣體通過膠體顆粒表面時(shí)與膠體負(fù)載的銀離子充分反應(yīng)，生成黑色的ag，反應(yīng)式為4ash3+12ag⁺+3o2＝12ag↓+12h⁺+2as2o3。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)與砷化氫反應(yīng)生成黑色的ag，反應(yīng)靈敏度高，從吸收介質(zhì)顏色變化即可判斷是否有砷化氫的泄露；本發(fā)明痕量砷化氫吸收介質(zhì)為膠體顆粒，穩(wěn)定性好，且其中不含其它易揮發(fā)或?qū)Νh(huán)境、人體有害的有機(jī)溶劑，不會(huì)對后續(xù)定量測定造成影響，準(zhǔn)確度高。本發(fā)明痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)的制備方法簡單、所得膠體顆粒成品率高。本發(fā)明痕量砷化氫氣體的檢測裝置制作簡單，成本低，采用該痕量砷化氫氣體的檢測裝置對砷化氫進(jìn)行檢測時(shí)對砷化氫的吸收率高達(dá)97.32％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1中痕量砷化氫氣體的檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1中痕量砷化氫氣體的檢測裝置中的吸附管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3實(shí)施例1中吸收砷化氫前的吸收介質(zhì)示意圖；

圖4實(shí)施例1中吸收砷化氫后的吸收介質(zhì)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)，表面負(fù)載有硝酸銀的海藻酸鈉膠體顆粒，其中膠體顆粒中水分含量為35％，海藻酸鈉與硝酸銀的摩爾比為30：1。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取1g海藻酸鈉于150ml燒杯中，加100ml蒸餾水，在60℃條件下攪拌溶解，靜置30min消除氣泡，得海藻酸鈉水溶液；

2)使用蠕動(dòng)泵吸取海藻酸鈉水溶液，按照1ml/min的加入速率將60ml海藻酸鈉溶液緩慢滴入300ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的硝酸銀溶液中，用磁力轉(zhuǎn)子攪拌3h，形成膠體顆粒；

3)取出步驟2)中的膠體顆粒，在30℃條件下保溫2h，收集備用。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的檢測裝置，如圖1所示，包括吸附管1、導(dǎo)氣管2、錐形瓶3、吸收管4。吸附管1的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括兩端開口的玻璃管5，玻璃管直徑為0.8cm、長度為7cm，玻璃管中填充1g表面負(fù)載有硝酸銀的海藻酸鈉膠體顆粒7形成填料段，填料段的兩端位置處設(shè)置有用來使填料段固定在吸附管中的脫脂棉6，脫脂棉封口壓實(shí)。吸附管1左側(cè)通過硅膠管連接砷化氫的發(fā)生裝置，發(fā)生裝置包括錐形瓶3和導(dǎo)氣管2，右側(cè)連接未完全吸收的砷化氫的吸收管4。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的檢測方法，包括采用上述痕量砷化氫氣體的檢測裝置進(jìn)行檢測。

內(nèi)裝有吸收介質(zhì)、脫脂棉的吸附管1左側(cè)連接砷化氫的發(fā)生裝置，右側(cè)連接未完全吸收的砷化氫的吸收管4，吸收砷化氫前吸收介質(zhì)的顏色如圖3中所示。錐形瓶3中加入有1mg/l的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液、15％碘化鉀溶液、40％氯化亞錫溶液；吸收管4中加入有吸收液防止未被吸收的砷化氫流入大氣中。

1)溶液配制：

1mg/l的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液：三氧化二砷于110℃烘干2h，冷卻后稱取0.1320g置于50ml燒杯中，加入2ml20％的氫氧化鈉溶液，攪拌溶解后，再加入10ml1mol/l的硫酸，之后轉(zhuǎn)入100ml容量瓶中，用水稀釋定容至標(biāo)線，混勻，得到1g/l砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。取上述砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液稀釋成1mg/l的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液。

吸收液：將0.25g二乙胺基二硫代甲酸銀用少量三氯甲烷調(diào)成糊狀，加入2ml三乙醇胺，再用三氯甲烷稀釋到100ml，用力振蕩溶解。放于暗處靜置24h后，傾出上清液或用定性濾紙過濾于棕色瓶內(nèi)，貯存于冰箱內(nèi)。

40％氯化亞錫溶液：將40g氯化亞錫溶于40ml濃鹽酸中，微熱溶解，待溶液澄清后，用水稀釋到100ml。加數(shù)粒金屬錫保存。

15％碘化鉀溶液：將15g碘化鉀溶于水中，稀釋到100ml。貯于棕色玻璃瓶內(nèi)。

2)痕量砷化氫氣體的檢測：

取1ml砷標(biāo)準(zhǔn)使用液于錐形瓶中，加水使總體積為50ml，備用。于上述錐形瓶中，加入4ml15％碘化鉀溶液和2ml40％氯化亞錫溶液，搖勻，放置15min。取5.0ml吸收液置干燥的吸收管中。連接裝置。于砷化氫發(fā)生瓶中迅速加入4g無砷鋅粒，并立即將導(dǎo)氣管與錐形瓶連接(保證連接處不漏氣)。在室溫下反應(yīng)1h，使砷完全釋出并被充分吸收。加三氯甲烷將吸收液體積補(bǔ)足到5.0ml。整個(gè)過程在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。吸收砷化氫后的吸收介質(zhì)顏色如圖4所示。

取下吸收砷化氫后的吸附管，將吸收砷化氫后的吸收介質(zhì)加入50ml5％的硝酸溶液中，100℃水浴消解1h至溶液近干，加入5ml10％氯化鈉溶液，使用0.45μm水系濾膜過濾溶液，將濾液加入10ml容量瓶中，使用2ml蒸餾水清洗燒杯，過濾后一并轉(zhuǎn)移至容量瓶，加入1ml5％硫脲-5％抗壞血酸溶液，0.6ml1:1鹽酸，用蒸餾水定容10ml。靜置15min。然后用原子熒光測量，測得介質(zhì)含砷量為0.8927ug。經(jīng)計(jì)算得本實(shí)施例砷化氫吸收介質(zhì)對痕量砷化氫的吸收率為89.27％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)，表面負(fù)載有硝酸銀的海藻酸鈉膠體顆粒，其中膠體顆粒中水分含量為40％，海藻酸鈉與硝酸銀的摩爾比為35:1。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取1g海藻酸鈉于150ml燒杯中，加100ml蒸餾水，在60℃條件下攪拌溶解，靜置30min消除氣泡，得海藻酸鈉水溶液；

2)使用蠕動(dòng)泵吸取海藻酸鈉水溶液，按照1ml/min的加入速率將80ml海藻酸鈉溶液緩慢滴入300ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的硝酸銀溶液中，用磁力轉(zhuǎn)子攪拌3h，形成膠體顆粒；

3)取出步驟2)中的膠體顆粒，在30℃條件下保溫2h，收集備用。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的檢測裝置，包括吸附管、導(dǎo)氣管、錐形瓶、吸收管。吸附管包括兩端開口的玻璃管，玻璃管直徑為1.0cm、長度為8cm，玻璃管中填充1g表面負(fù)載有硝酸銀的海藻酸鈉膠體顆粒形成填料段，填料段的兩端位置處設(shè)置有用來使填料段固定在吸附管中的脫脂棉，脫脂棉封口壓實(shí)。吸附管左側(cè)通過硅膠管連接砷化氫的發(fā)生裝置，右側(cè)連接未完全吸收的砷化氫的吸收管。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的檢測方法，包括采用上述痕量砷化氫氣體的檢測裝置進(jìn)行檢測。

內(nèi)裝有吸收介質(zhì)、脫脂棉的吸附管左側(cè)連接砷化氫的發(fā)生裝置，發(fā)生裝置包括錐形瓶和導(dǎo)氣管，吸附管側(cè)連接未完全吸收的砷化氫的吸收管。錐形瓶中加入有1mg/l的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液、15％碘化鉀溶液、40％氯化亞錫溶液；吸收管中加入有吸收液防止未被吸收的砷化氫流入大氣中。

其中，砷標(biāo)準(zhǔn)使用液、15％碘化鉀溶液、40％氯化亞錫溶液以及吸收管中的吸收液的配制方法參照實(shí)施例1。

本實(shí)施例對痕量砷化氫氣體的檢測方法具體為：

取5ml砷標(biāo)準(zhǔn)使用液于錐形瓶中，加水使總體積為50ml，備用。于上述錐形瓶中，加入4ml15％碘化鉀溶液和2ml40％氯化亞錫溶液，搖勻，放置15min。取5.0ml吸收液置干燥的吸收管中。連接裝置。于砷化氫發(fā)生瓶中迅速加入4g無砷鋅粒，并立即將導(dǎo)氣管與發(fā)生瓶連接(保證連接處不漏氣)。在室溫下反應(yīng)1h，使砷完全釋出并被充分吸收。加三氯甲烷將吸收液體積補(bǔ)足到5.0ml。整個(gè)過程在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。

取下吸收砷化氫后的吸附管，將吸收砷化氫后的吸收介質(zhì)加入50ml5％的硝酸溶液中，100℃水浴消解1h至溶液近干，加入5ml10％氯化鈉溶液，使用0.45μm水系濾膜過濾溶液，將濾液加入50ml容量瓶中，使用5ml蒸餾水清洗燒杯過濾后一并轉(zhuǎn)移至容量瓶中，加入5ml5％硫脲-5％抗壞血酸溶液，3ml1:1鹽酸，用蒸餾水定容50ml。靜置15min。然后用原子熒光測量，測得介質(zhì)含砷量為4.8661ug。經(jīng)計(jì)算得本實(shí)施例砷化氫吸收介質(zhì)對痕量砷化氫的吸收率為97.32％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)，表面負(fù)載有硝酸銀的海藻酸鈉膠體顆粒，其中膠體顆粒中水分含量為38％，海藻酸鈉與硝酸銀的摩爾比為40：1。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取1g海藻酸鈉于150ml燒杯中，加100ml蒸餾水，在60℃條件下攪拌溶解，靜置30min消除氣泡，得海藻酸鈉水溶液；

2)使用蠕動(dòng)泵吸取海藻酸鈉水溶液，按照1ml/min的加入速率將80ml海藻酸鈉溶液緩慢滴入300ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的硝酸銀溶液中，用磁力轉(zhuǎn)子攪拌3h，形成膠體顆粒；

3)取出步驟2)中的膠體顆粒，在30℃條件下保溫2h，收集備用。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的檢測裝置，包括吸附管、導(dǎo)氣管、錐形瓶、吸收管。吸附管包括兩端開口的玻璃管，玻璃管直徑為0.8cm、長度為7cm，玻璃管中填充1g表面負(fù)載有硝酸銀的海藻酸鈉膠體顆粒形成填料段，填料段的兩端位置處設(shè)置有用來使填料段固定在吸附管中的脫脂棉，脫脂棉封口壓實(shí)。吸附管左側(cè)通過硅膠管連接砷化氫的發(fā)生裝置導(dǎo)氣管、錐形瓶，右側(cè)連接未完全吸收的砷化氫的吸收管。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的檢測方法，包括采用上述痕量砷化氫氣體的檢測裝置進(jìn)行檢測。

內(nèi)裝有吸收介質(zhì)、脫脂棉的吸附管左側(cè)連接砷化氫的發(fā)生裝置，發(fā)生裝置包括錐形瓶和導(dǎo)氣管，吸附管側(cè)連接未完全吸收的砷化氫吸收裝置吸收管。錐形瓶中加入有1mg/l的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液、15％碘化鉀溶液、40％氯化亞錫溶液；吸收管中加入有吸收液防止未被吸收的砷化氫流入大氣中。

其中，砷標(biāo)準(zhǔn)使用液、15％碘化鉀溶液、40％氯化亞錫溶液以及吸收管中的吸收液的配制方法參照實(shí)施例1。

本實(shí)施例對痕量砷化氫氣體的檢測方法具體為：

取10ml砷標(biāo)準(zhǔn)使用液于錐形瓶中，加水使總體積為50ml，備用。于上述錐形瓶中，加入4ml15％碘化鉀溶液和2ml40％氯化亞錫溶液，搖勻，放置15min。取5.0ml吸收液置干燥的吸收管中。連接裝置。于砷化氫發(fā)生瓶中迅速加入4g無砷鋅粒，并立即將導(dǎo)氣管與發(fā)生瓶連接(保證連接處不漏氣)。在室溫下反應(yīng)2h，使砷完全釋出并被吸收介質(zhì)充分吸收。加三氯甲烷將吸收液體積補(bǔ)足到5.0ml。整個(gè)過程在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。

取下吸收砷化氫后的吸附管，將吸收砷化氫后的吸收介質(zhì)加入50ml5％的硝酸溶液中，100℃水浴消解1h至溶液近干，加入5ml10％氯化鈉溶液，使用0.45μm水系濾膜過濾溶液，使用5ml蒸餾水清洗燒杯過濾后一并轉(zhuǎn)移至容量瓶中，加入5ml5％硫脲-5％抗壞血酸溶液，3ml1:1鹽酸，用蒸餾水定容50ml。靜置15min。然后用原子熒光測量，測得介質(zhì)含砷量為9.6533ug。經(jīng)計(jì)算得本實(shí)施例砷化氫吸收介質(zhì)對痕量砷化氫的吸收率為96.53％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)，表面負(fù)載有硝酸銀的海藻酸鈉膠體顆粒，其中膠體顆粒中水分含量為35％，海藻酸鈉與硝酸銀的摩爾比為38：1。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的吸收介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取2g海藻酸鈉于150ml燒杯中，加100ml蒸餾水，在80℃條件下攪拌溶解，靜置60min消除氣泡，得海藻酸鈉水溶液；

2)使用注射器吸取海藻酸鈉水溶液，按照1ml/min的加入速率將70ml海藻酸鈉溶液緩慢滴入300ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％的硝酸銀溶液中，用磁力轉(zhuǎn)子攪拌2h，形成膠體顆粒；

3)取出步驟2)中的膠體顆粒，在50℃條件下保溫2h，收集備用。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的檢測裝置，包括吸附管，吸附管包括兩端開口的玻璃管，玻璃管直徑為1.2cm、長度為9cm，玻璃管中填充1.5g表面負(fù)載有硝酸銀的海藻酸鈉膠體顆粒形成填料段，填料段的兩端位置處設(shè)置有用來使填料段固定在吸附管中的脫脂棉，脫脂棉封口壓實(shí)。吸附管左側(cè)可以連接砷化氫的發(fā)生裝置，右側(cè)可以連接未完全吸收的砷化氫吸收裝置。

本實(shí)施例痕量砷化氫氣體的檢測方法，包括采用上述痕量砷化氫氣體的檢測裝置進(jìn)行檢測。