臭氧浓度检测之碘量法( 化学法) 原理和需要制备的试剂

碘量法( 化学法) 原理和需要制备的试剂

B.2.1 原 理

      臭氧（O3）是一种强氧化剂，与碘化钾（KI）水溶液反应产生游离碘（I2）。在取样结束并对溶液酸化后，用已知浓度的硫代硫酸钠（Na2S2O3）滴定液对游离碘进行滴定（以淀粉溶液为指示剂）。根据硫代硫酸钠滴定液浓度和消耗量计算出臭氧量。其反应式为式（B.1）和式（B.2）：

O3+2KI+H2O → O2+I2+2KOH …………（B.1）

I2+2Na2S2O3 → 2NaI+Na2S4O6 … … …（B.2）

B.2.2试 剂

除非另有规定，仅使用分析纯试剂。

B.2.2.1 碘化钾（KI）溶液

      碘化钾储存试剂(20%)：称取200g KI，溶于新煮沸放冷的纯水中，并稀释至1 L。保存在棕色瓶中，冷藏。

B.2.2.2 硫酸(H2SO4) 溶液(1+5)

      量取1 体积的浓硫酸溶于5 倍体积的纯水中。

B.2.2.3 硫代硫酸钠(Na2S2O3·5 H2O) 存储溶液( 约1 mo/L)称取250g 硫代硫酸钠颗粒(N2S2O3·5H2O)，      溶于新煮沸冷却的纯水中，并稀释至1L。存储于棕色瓶，冷藏。

B.2.2.4 制备淀粉指示剂

      按照以下两种方法之一制备淀粉指示剂:

a) 氯化锌淀粉指示剂

      向4g 可溶淀粉中加入少许纯水，并搅拌至糊状。将该糊状物添加到含20g 氯化锌（ZnCl2）的100 mL 纯水中。将所得溶液煮沸，直至体积减少至100 mL。很后，将溶液稀释至1 L，并加入2g氯化锌(ZnCl2)。本指示剂在避光处室温可稳定保存一个月。

b) 淀粉指示剂

      向5g 可溶淀粉中加入少许纯水，并搅拌至糊状。将糊状物倒入1 L 煮沸纯水中，搅拌，并隔夜沉淀。取用上清液，冷藏。

B.2.2.5 硫代硫酸钠(Na2S2O3·5 H2O) 滴定液

      测定空气源臭氧浓度时，硫代硫酸钠(Na2S2O3)滴定液浓度为0.1mol/L; 测定氧气源臭氧浓度时，硫代硫酸钠(Na2S2O3 ) 滴定液浓度为0.3 mol/L:

      a) 配制0.1 mol/L 硫代硫酸钠(Na2S2O3 ) 滴定液: 量取100 mL 浓度为1 mol/L 的Na2S2O3 存储液于900 mL 新煮沸冷却的纯水中。

      b) 配制 0.3 mol/L 硫代硫酸钠(Na2S2O3 ) 滴定液: 量取300 mL 浓度为1 mol/L 的Na2S2O3 存储液于700mL 新煮沸冷却的纯水中。

B.2.2.6 重铬酸钾(K2Cr2O7) 溶液(0.01667mol/L)

      使用分析天平准确称取经105℃ ~110℃烘干2h，并在硅胶干燥器中冷却30 min 以上的重铭酸钾( 优级纯)4.904 g，定容于1000 mL 容量瓶中摇匀。用试剂瓶保存。

B.2.2.7 碘酸钾(KIO3) 固体

      称取0.071 g KIO3。

B.2.2.8 乙酸（CH3COOH）

      量取10 mL CH3COOH。

B.2.2.9 纯水

      纯水应符合GB/T6682 三级水的规定，电导率不高于0.50mS/m。

B.2.3 试验仪器、 设备及要求

B.2.3.1 分析天平 ，精度为0.1 mg。

B.2.3.2 四个标准洗气瓶，容积500 ml，不应采用烧结的布气器。

B.2.3.3 滴定管50 mL ，用精密滴定管。

B.2.3.4 防腐蚀型湿式气体流量计，容量5 L，体积精度应在±1% 以内，并配备压力表和温度计，测量误差应在±0.2 ℃内的。

B.2.3.5 量筒20 mL、500 mL 各一只。

B.2.3.6 刻度吸管( 吸量管)10 mL。

B.2.3.7 容量瓶 1 000 mL。

B.2.3.8 锥形瓶250 mL、2L 各一只。

B.2.3.9 硅橡胶或聚氯乙烯软管，用于输送含臭氧的气体。

B.2.4 硫代硫酸钠滴定液标定

      标定可以在臭氧浓度测试前完成，且测试期间每天都应标定。两组平行样品的标定结果相差不得超过2%，取平均值。使用以下两种方法之一标定

B.2.2.5 中的硫化硫酸钠滴定液:

      a) 在250 mL 的锥形瓶中加人150 mL 纯水，5 mL 硫酸溶液(1+5) ，20.00 mL 浓度为0.01667mol/L 的重铬酸钾溶液和2.0 g KI。密封，并使混合物在黑暗中稳定6 min。添加1.0 mL 淀粉指示剂溶液，然后开始小心滴定，直至蓝色刚好消失，并持续30s 不变回蓝色。硫代硫酸钠滴定液的浓度计算式为式(B.3)。

式中：

B —— 硫代硫酸钠滴定液浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；

N —— 重铬酸钾标准溶液浓度，0.01667 mol/L；

V 1 —— 硫代硫酸钠滴定液消耗量，单位为毫升（mL）；

V 2 —— 取用重铬酸钾标准溶液的体积，单位为毫升（mL）。

      b) 在250 mL 锥形瓶中加入50 mL 纯水，持续搅拌，加入0.071 g 碘酸钾(KIO3) 和1.5 g 碘化钾(KI)，然后补充50mL 纯水。混合后，加入10mL 乙酸。对于生成的碘，使用配制浓度的硫代硫酸钠滴定液滴定至黄色几乎消失。加入1.0mL 淀粉指示剂，继续小心滴定至蓝色刚好消失，并持续30s 不変回蓝色。硫代硫酸钠滴定液的浓度式计算为式(B.4)。式中：

B —— 硫代硫酸钠滴定液浓度，单位为摩尔每升（mol/L）；

m —— 碘酸钾的质量，单位为克（g）；

V —— 硫代硫酸钠滴定液的消耗量，单位为毫升（mL）。

      注：以上标定过程中的试剂用量（包括重铬酸钾溶液、碘酸钾固体和碘化钾固体）是基于硫代硫酸钠滴定液浓度约为0.1mol/L 时推荐的用量，实际的试剂用量可根据配制的硫代硫酸钠滴定液的浓度进行调整（如硫代硫酸钠浓度约为0.3moL/ 时，试剂用量可增加至3 倍）。