臭氧發生器臭氧定量檢測方法

1 主題內容與適用范圍
本標準規定了臭氧發生器的臭氧濃度，產量和電耗的測定及計算方法。
適用于以電為能源臭氧發生器的測定。
2 名詞術語
電耗 specific energy consumption
設備生產單位重量的成品所消耗的電能。
3 臭氧發生器的臭氧濃度、產量、電耗的測量和計算方法
3.1 臭氧濃度
3.1.1 方法原理概要：臭氧（O3）是一種強氧化劑，與碘化鉀（KI）水溶液反應可游離出碘，在取樣結束并對溶液酸化后，用0.1000mol/L硫代硫酸鈉（Na2S2O3）標準溶液并以淀粉溶液為指示劑對游離碘進滴定，根據硫代硫酸鈉標準溶液的消耗量計算出臭氧量。其反應式為：
　　　　　　　　　　　　　 O3+2KI+H2O——O2+I2+2KOH　　　　（1）
　　　　　　　　　　　　　 I2+2Na2S2O3——2NaI+Na2S4O6　　　（2）
3.1.2 試劑
3.1.2.1 碘化鉀（KI）溶液（20%）：溶解200g碘化鉀（分析純）于1000mL煮沸后冷卻的蒸餾水中，用棕色瓶保存于冰箱中，至少儲存一天后再用。此溶液1.00mL含0.20g碘化鉀。
3.1.2.2 （1+5）硫酸（H2SO4）溶液：量取濃硫酸（p=1.84；分析純）溶于5倍體積的蒸餾水中。
3.1.2.3 C（Na2S2O3·5H2O）=0.1000mol/L硫代硫酸鈉標準溶液；使用分析天平準確稱取24.817g硫代硫酸鈉（Na2S2O3·5H2O；分析純）用新煮沸冷卻的蒸餾水定溶于1000mL的容量瓶中。或稱取25g硫代硫酸鈉（Na2S2O3·5H2O；分析純）溶于1000mL新煮沸冷卻的蒸餾水中，此溶液硫代硫酸鈉濃度約為0.1mol/L。再加入0.2g碳酸鈉（Na2S0O3）或5mL三氯甲烷（CHCL3）；標定，調整濃度到0.1000mol/L，貯于棕色瓶中，儲存的時間過長時，使用前需要重新標定（標定方法見附錄A）。
3.1.2.4 淀粉溶液；稱取1g可溶性淀粉，用冷水調成懸浮漿，然后加入約80mL煮沸水中，邊加邊攪拌，稀釋到100mL；煮沸幾分鐘后放置沉淀過夜，取上清液使用，如需較長時間保存可加入1.25g水楊酸或0.4g氯化鋅。
3.1.3 試驗儀器、設備及對其要求
3.1.3.1 三角洗瓶（吸收瓶）500mL。
3.1.3.2 滴定管50mL，宜用精密滴定管。
3.1.3.3 濕式氣體流量計 容量5L。
3.1.3.4 量筒 20mL 500mL 各一只。
3.1.3.5 刻度吸管（吸量管）10mL 。
3.1.3.6 容量瓶 1000mL。
3.1.3.7 聚乙烯或聚氯乙烯軟管，用于輸送含臭氧的氣體。不可使用橡膠管。
3.1.4 實驗程序及方法：量取20mL的碘化鉀溶液（3.1.2.1），倒入500mL的吸收瓶中，再加入350mL蒸餾水，待臭氧發生器運行穩定后于臭氧化氣體出口處取樣，先通入吸收瓶（3.1.3.1）對臭氧進行吸收后再通過濕式氣體流量計（3.1.3.3）對氣體計量，氣體通過量為2000mL（時間控制在4min左右），停止取樣后立即加入5mL（1+5）硫酸溶液（3.1.2.2）（使pH值降至2.0以下）并搖勻，靜置5min。用0.1000mol/L的硫代硫酸鈉標準深液（3.1.2.3）滴定，待溶液呈淺黃色時加入淀粉溶液（3.1.2.4）幾滴（約1mL），繼續小心迅速的滴定的顏色消失為止。記錄硫代硫酸鈉標準溶液用量。
3.1.5 臭氧濃度的計算
　　Co3=ANa×B×2400/V0（mg/L） （3）
式中：Co3——臭氧濃度，mg/L；
　　　ANa——硫代硫酸鈉標準溶液用量，mL；
　　　B ——硫代硫酸鈉標準溶液濃度，mol/L；
　　　V0 ——臭氧化氣體取樣體積，mL；
臭氧濃度大于等于3mg/L時，此測試結果的精密度在±1%以內。
3.2 臭氧產量
3.2.1 方法原理概要：臭氧濃度數值與進入臭氧發生器總氣體量數值的乘積即為產量。
3.2.2 設備、儀器及對其要求
3.2.2.1 壓力表 1.5級
3.2.2.2 氣體轉子流量計 工業級
3.2.3 氣體流量的修正計算：流量計使用時被測氣體的溫度、壓力，往往與流量計分度標定時有所不同。因此，使用時讀數的流量顯示值，常常不是流經流量計氣體的真實反映，必須予以修正。其公式如下：
QN=（PsTN/PNTs）1/2·Qs（m3/h或L/h） （4）
式中：QN——標準狀態下，氣體實際流量，m3/h或L/h；
　　　Qs——測量（試驗）狀態下，氣體在儀表中的顯示流量，m3/h或L/h；
　　　Ps——測量（試驗）狀態下，氣體的壓力，Pa；
　　　TN——儀表標定時的溫度，（273.15+20）K；
　　　Ts——測量（試驗）狀態下，氣體的溫度K；
　　　PN——儀表標定狀態時的壓力（一個標準大氣壓1.01325×105Pa）。
3.2.4 臭氧產量的計算
Do3=Co3·QN（g或mg） （5）
式中 Do3——臭氧產量，g或mg。
3.3 電耗
3.3.1 方法原理概要：臭氧發生器實測消耗電功率與單位臭氧產量之比為電耗。
3.3.2 設備、儀器及對其要求。
3.3.2.1 電壓表（伏特表）0.5級。
3.3.2.2 電流表（安培表）0.5級。
3.3.2.3 功率表（瓦特表）0.5級。
3.3.2.4 靜電高電壓表1.5級。
3.3.2.5 電度表2.0級。
3.3.3 電耗計算：以功率表（瓦特表）（3.3.2.3）測得數值或電度表（3.3.2.5）單位時間內記錄累積數值與單位時間內臭氧產量之比即為電耗，公式如下：
P=W/Do3（W·h/g·O3或kW·h/kg·O3） （6）
或
P=AH/Do3（W·h/g·O3或kW·h/kg·O3） （7）
式中P——臭氧單位電耗，W·h/g·O3或kW·h/kg·O3；
　　W——電功率，W或kW；
　　AH——電度表單位時間時內累積數值，kW·h。
附錄A 硫代硫酸鈉標準溶液的標定（補充件）
本附錄列出兩種對硫代硫酸鈉標準溶液的標定方法，在硫代硫酸鈉標準溶液的標定中，等同使用。
A1 方法一
A1.1 試劑
A1.1.1 碘化鉀（KI），分析純。
A1.1.2 C（1/6K2Cr2O7）=0.1000mol/L重鉻酸鉀標準溶液：使用分析天平準確稱取于105～110oC烘干2h，并在硅膠干燥器中冷卻30min以上的重鉻酸鉀4.9032g，定溶于1000mL容量瓶中搖勻。
A1.2 試驗儀器、設備及對其要求
A1.2.1 碘量瓶 250mL；
A1.2.2 稱液管 10.00mL；
A1.3 方法、步驟：稱取1g碘化鉀（A1.1.1）置于250mL碘量瓶（A1.2.1）內，并加入100mL蒸餾水，用移液管（A1.2.2）移入10.00mL，0.1000mol/L重鉻酸鉀標準溶液（A1.1.2），加入5mL（1+5）硫酸溶液（3.1.2.2），靜置5min。用待標定的硫代硫酸鈉標準溶液（3.1.2.3）滴定，待溶液變成淡黃色后，加入約1mL淀粉溶液（3.1.2.4），繼續滴定至恰使藍色消退為止，記錄用量。硫代硫酸鈉標準溶液的濃度為：
N1=N2V/V1（mol/L）（A1）
式中 N1——硫代硫酸鈉標準溶液濃度，mol/L；
N2——重鉻酸鉀標準溶液濃度，0.1000mol/L；
V1——硫代硫酸鈉溶液消耗量，mL；
V2——取用重鉻酸鉀標準溶液的體積，mL；
A2 方法二
A2.1 試劑
A2.1.1 碘酸鉀（KIO3）。
A2.1.2 乙酸（CH3COOH）。
A2.2 方法、步驟：使用分析天平準確稱取0.15g在105～110oC烘干1h，并置于硅膠干燥器中冷卻30min以上的碘酸鉀（A2.1.1）2份，分別放入250mL碘量瓶中（A1.2.1），每瓶各加入100mL蒸餾水，使碘酸鉀溶解，再各加入3g碘化鉀（A1.1.1）及10mL乙酸（A2.1.2），搖勻，在暗處靜置5min，用待標定的硫代硫酸鈉溶液（3.1.2.3）滴定，待溶液變成淡黃色后，加入約1mL淀粉溶液（3.1.2.4），繼續滴定至恰使藍色消退為止，記錄用量。硫代硫酸鈉標準溶液濃度為：
B=W/ V×214.00/6000=W/ V×0.03567 （mol/L） （A2）
式中B——硫代硫酸鈉標準溶液的濃度，mol/L；
　　W——碘酸鉀的重量，g；
　　V——硫代硫酸鈉標準溶液消耗量，mL。
兩平行樣品的結果相差不得大于2%。
附錄B 測量的質量（參考件）
本附錄是對測量質量問題的說明。
B1 化學分析
B1.1 一般規則：本標準關于化學分析的一般規則（名詞、術語、玻璃儀器的選用及洗滌等）參照GB5750《生活飲用水標準檢驗法》“*篇總則，1一般規則”的有關內容。
B1.2 溶液質量：除試劑的質量影響外，其他影響溶液質量的因素及避象和預防方法按有關規定執行。
注：可參看《水和廢水監測分析》（第三版）“六 化學試劑與試液的配制（五）試液的質量”的有關內容。
B1.3 溶液表示法
B1.3.1 濃度：本標準中，濃度均指量濃度（摩爾濃度）其表示如下：
C（B）=a mol/L
式中C——濃度符號；
　　（B）——物質基本單元；
　　a ——濃度數值；
　　mol/L——單位。
B1.3.2 （a+b）溶液：按一定體積的比例混合的溶液“a”代表溶質體積，“b”代表溶劑體積。
B1.3.3 溶液（a%）：習慣稱重量百分比濃度，在化學分析中常指溶質a的質量（重量）與溶液體積之比（m/V），是一種不準確的表示法，本標準在括號中列“a%”只是習慣用法的標記。本標準采用的表示方法是：此溶液1.00mL含a克某物質，a指某物質質量（重量）數。
B2 儀器、儀表
B2.1 天平、電工儀表、流量和壓力儀表應定期檢定、校正。
B2.2 電工儀表的檢定和校正應按國家有關規定及規程進行，檢定和校正應在國家授權的電工儀表檢定和校正單位進行，并對已檢定和校正的儀表出具證明。
B2.3 流量和壓力儀表應按國家有關規定及規程檢定和校正。
B2.4 玻璃量器容量的檢定應按國家有關規定和規程進行，可參看《水和廢水監測分析法》（第三版）“五量器的容量檢定”。
B3 測量結果的表示方法和數據處理
B3.1 測量結果的表示方法和數據處理參照GB5750“*篇總則，3水質檢驗結果的表示方法和數據處理”的有關內容。
附加說明：
本標準建設部標準定額研究所提出。
本標準由中華人民共和國建設部城鎮水處理器材設備標準技術歸口單位中國市政工程華北設計院歸口管理。
本標準由清華大學環境工程系（主編單位）、清華大學設備儀器廠、北京玉淵潭環保設備廠、江蘇泰興環保設備廠負責起草。
本標準主要起草人：劉力群。
本標準委托清華大學環境工程系負責解釋。