被动式吸收采样-离子色谱法测空气中二氧化硫

【摘要】 文章主要以空气中的二氧化硫为基本研究对象，通过被动式吸收采样法采集空气中样本，结合离子色谱法原理，就离子色谱法测定空气中二氧化硫问题进行探究。

【关键词】 被动式吸收采样;离子色谱法;二氧化硫

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.06.042

Passive Absorption Sampling-Ion Chromatography Method for Determination of Sulfur Dioxide in Air

WEN Na

（Shenyang Environmental Monitoring Centre，Shenyang 110015，China）

Abstract： The article mainly takes sulfur dioxide in the air as the basic research object，collects samples from the air by passive absorption sampling method，and combines the principle of ion chromatography to explore the problem of determining sulfur dioxide in the air by ion chromatography.

Key words： passive absorption sampling;ion chromatography;sulfur dioxide

被動式吸收采样是指采用特定材质、尺寸的管，一端盛有装吸收液的网片，通过空气中待测气体分子的扩散作用来采集样品的过程。环境空气中的二氧化硫遵循分子扩散原理向被动扩散管中扩散，被碱性吸收液吸收形成亚硫酸盐，在实验室内，亚硫酸盐被过氧化氢氧化成硫酸盐，用离子色谱分析硫酸根含量，通过二氧化硫在环境空气中扩散系数、被动扩散采样时间等参数计算出环境空气中二氧化硫的浓度。

1 仪器设备

1）离子色谱仪，由离子色谱仪、操作软件及所需附件组成的分析系统。配备阴离子分离柱和保护柱、阴离子抑制器及电导检测器。

2）声波清洗器，功率可调。

3）分析天平，精度为0.0001 g。

4）采样管及附件，包括柱形采样管、端帽、环帽、网片、膜片及套管。

5）水平振荡器，振荡频次0～360次。

2 试剂准备

KOH（优级纯）;Na2SO4（优级纯）;使用前应于105 ℃±5 ℃干燥恒重后，置于干燥器中保存;C3H8O3，ω（C3H8O3）≥99%（v/v）;H2O2，ω（H2O2）=30%（v/v）。

2.1 吸收工作液的制备

称取0.56 g KOH溶于少量水中，定容至100 mL，制成c（KOH）=0.1 mol/L的吸收液贮备液1;取5.0 mL C3H8O3至50 mL容量瓶，少量加水摇匀，加水至刻度，制成ω（C3H8O3）=10%（v/v）的吸收液贮备液2;吸收液贮备液1与吸收液贮备液2按照1.5∶1混合均匀，制成吸收工作液。

2.2 标准使用液的制备

准确称取1.4792 g Na2SO4溶于适量水中，全量转入1000 mL容量瓶中，用水稀释定容至标线，混匀，制成ρ（SO42-）=1000 mg/L的硫酸根标准贮备液;移取10.00 mL硫酸根标准贮备液于100 mL容量瓶中，用水稀释定容至标线，混匀，制成ρ（SO42-）=100 mg/L的硫酸根标准使用液。

3 样品采集

3.1 采样前的准备工作

1）清洗管件

在自来水中清洗管、网片、管帽、套帽和膜片，然后在超声波水浴中超声洗涤30 min，再用水清洗3次。然后将部件于45 ℃±2 ℃干燥至少2 h，冷却至室温，存放于干燥器中备用。

2）管件制备

在每支管的一端放置一片膜片，光滑面朝上，然后盖上环帽。将2～3张网片放入扩散管端帽，用微量加样器将30 μL吸收液工作液滴到网片中央，轻轻振动端帽以使吸收液均匀分布在网片上，轻轻将另一端盖有膜片环帽的管推进此端帽里。放入套管中，盖紧套管盖，0～4 ℃冷藏保存备用。

3.2 采样

采用垂直挂管采样，将扩散管从套管中取出，端帽在上，环帽在下。首先选择或安装支撑物，垂直支撑物上挂管时，需有间隔物，使管下端进气口与支撑物之间间隔在20 cm以上，见图1。在水平支撑物上挂管方法见图2。挂管后，管件需严格保持垂直，并牢固稳定，不可倾斜。采样周期为1～3周，采样高度为距地面3～5 m。

3.3 试样制备

将被动扩散管带有网片的一端向下，取下上端端帽，向管中添加4.0 mL H2O2溶液到网片上，振荡30 min，放置1 h。

4 分析计算

4.1 标准曲线的绘制

分别准确移取0.00 mL、0.25 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL标准使用液，置于100 mL容量瓶中，用水稀释定容至标线，混匀。配制成浓度为0.00 mg/L、0.25 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L、3.00 mg/L、4.00 mg/L 的标准系列，可根据被测样品的浓度和仪器性能确定合适的标准系列浓度范围。按其浓度由低到高的顺序依次注入离子色谱仪，记录峰面积（或峰高）。以质量浓度为横坐标，峰面积（或峰高）为纵坐标，绘制标准曲线，标准曲线的相关系数应≥0.995，否则应重新绘制标准曲线。

4.2 试样的测定

按照与绘制标准曲线相同的色谱条件和步骤，将试样注入离子色谱仪测定硫酸根浓度，以仪器响应值定量。然后再进行空白试样的测定，每批样品应至少分析2个空白试样，其测定结果应低于测定下限。

4.3 结果计算

[SO2（μg/m3）=（Cs-Cb）×（64/96）×4×LD×S×T×106]

式中：[Cs]为样品采样管中硫酸根浓度值，单位为微克每毫升（μg/mL）;[Cb]为空白采样管中硫酸根浓度值，单位为微克每毫升（μg/mL）;64/69为硫酸根转化为二氧化硫的的转化系数;4为样品体积，即加入过氧化氢的量，单位为毫升（mL）;L为扩散长度，单位为厘米（cm）;D为二氧化硫的分子扩散系数，D=421.2，单位为cm2/h;S为截面面积，单位cm2;T为采样时间，单位为h。

4.4 结果表示

当测定结果小于100 μg/m3时，结果保留到小数点后1位;大于等于100 μg/m3时，结果保留3位有效数字。

5 结语

通过对被动式吸收采样-离子色谱法测定空气中二氧化硫进行分析描述，希望该方法可以提高检测人员的工作效率，满足日常对空气中二氧化硫含量的监测要求。

【参考文献】

[1] 陈泳佳.测定空气中二氧化硫的注意事项[J].环境保护与循环经济，2019（7）：73-74.

[2] 李欢欢.对环境空气中二氧化硫测定方法的改进[J].当代化工研究，2018（4）：150-151.

[3] 方琳美，吕海霞，徐方圆，等.被动采样-离子色谱法测定博物馆环境空气中二氧化硫和二氧化氮的含量[J].理化检验（化学分册），2017（8）：923-927.

[4] 胡朋举，康全影，刘兵兵，等.空气中二氧化硫测定实验室比对数据分析与结果评价研究[J].环境保护与循环经济，2020（5）：70-72.

【作者简介】

温娜，女，1979年出生，工程师，硕士，研究方向为环境监测与管理。