靛蓝法测定高浓度臭氧的研究

史春薇，闫玉玲，宋官龙

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

分析测试

靛蓝法测定高浓度臭氧的研究

史春薇，闫玉玲，宋官龙

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）

建立了一套实用的臭氧分析方法，即用靛蓝滴定法测定高浓度臭氧，确定了吸收液使用25 mL 的0.001 mol/L靛蓝溶液，并用磷酸盐缓冲溶液调节pH至6.8，温度控制在20 ℃，空气流量为200 mL/min，可以测定高达10 mg/L的臭氧。

靛蓝法； 高浓度； 臭氧

臭氧在应用过程中，需要根据具体的要求来调节其浓度，过高或过低都可能影响使用效果。因此对臭氧的浓度进行测量，显得尤为重要。

测定空气中臭氧浓度的方法[1-2]很多，紫外光度法[3]被列为我国测定臭氧的国家标准方法，但其浓度测定范围为0.001～1 µg/L。靛蓝法[4-5]测定臭氧浓度干扰少，准确度高且快速，德国和瑞士已将其列入国家标准方法。

本文研究了直接用靛蓝吸收法测定高浓度臭氧，并用碘量法作为对照，比较臭氧的吸收效率。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

磷酸酸氢二钠(AR)，磷酸二氢钾(AR)，磷酸(85% AR)，浓硫酸(98% AR)，硫代硫酸钠(AR)，碘化钾(AR)，淀粉，靛蓝二磺酸钠(生物染色剂 BS)，溴化钾(AR)，溴酸钾(AR)。

精密pH计(pHS-3B)，分光光度计(7520)，精密净化交流稳压电源(JJW-1000VA)，空气消毒机(臭氧发生器KX-1)，氧气瓶(YQY-740)。

1.2 实验原理

靛蓝溶液与KBrO3-KBr标准溶液反应，其实质是蓝色的靛蓝与溴单质在酸性条件下反应褪色。再加入过量的KI，与多余的Br2反应生成I2，用硫代硫酸钠标准溶液滴定生成的碘单质，并用淀粉作为指示剂，可计算1 mL靛蓝相当于臭氧的质量浓度。

1.3 计算方法

1 mL靛蓝二磺酸钠溶液(IDS)可以换算成相当于臭氧的质量浓度(mg/L)。计算原理是依据靛蓝溶液吸收臭氧前后，自身浓度变化值相当于臭氧的质量浓度，来衡量吸收臭氧的量。

靛蓝相当于臭氧的质量浓度计算公式：

其中：ρ(O3) — 靛蓝相当于臭氧的质量浓度，mg/L；

M1— KBrO3-KBr标准溶液的物质的量浓度，mol/L；

V1— KBrO3-KBr标准溶液的体积，mL；

M2— Na2S2O3标准溶液的浓度，mol/L；

V2— 滴定消耗Na2S2O3标准溶液的体积，mL；

Vs — 靛蓝二磺酸钠储备液的体积，mL。

靛蓝吸收臭氧后，多余的靛蓝溶液浓度可用同法测得，用最初标定的靛蓝的量减去多余靛蓝的量，即为吸收臭氧所消耗的靛蓝量，根据靛蓝与臭氧之间的等量关系，可求得被吸收臭氧的质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 酸度对吸收臭氧的影响

吸收液的酸度对于靛蓝吸收臭氧也有较大的影响，取pH为5.0～8.0之间的磷酸盐缓冲液各10 mL，分别加入到靛蓝储备液中，控制吸收液酸度，图 1为不同pH值的缓冲液对于靛蓝吸收臭氧的影响曲线。由图1可知，当磷酸盐缓冲液的pH值在6.5～7.0之间时，靛蓝吸收臭氧的量最多，且相对稳定。 故选定实验中靛蓝吸收液的pH值为6.8。

图1 pH值对靛蓝吸收臭氧量的影响Fig.1 Influence of pH value on ozone absorption amount with indigo method

2.2 温度对吸收臭氧的影响

温度影响臭氧在水中的溶解性，也影响臭氧与靛蓝的反应，用恒温水浴将吸收液的温度控制在10 ～ 40 ℃之间，进行比较。图2为温度对靛蓝吸收臭氧的影响。

图2 温度对靛蓝吸收臭氧的影响Fig. 2 Influence of temperature on ozone absorption amount with indigo method

由图2可知，温度在20 ～ 40 ℃范围内，靛蓝吸收臭氧的变化不大，考虑到现场测定臭氧浓度时的温度条件，吸收臭氧的水浴温度定为20 ℃较好。

2.3 标准曲线的建立

综合实验结果，可以得出一条标准曲线，如图3所示，可使此法简便快捷的应用于实际工作中。以吸收臭氧后测定剩余靛蓝时消耗硫代硫酸钠的量（mL）为横坐标，吸收臭氧量为纵坐标制作标准曲线。根据此标准曲线，可由硫代硫酸钠的量对应得到臭氧的浓度。

图3 靛蓝吸收臭氧标准曲线Fig. 3 Absorption standard curve of ozone with indigo method

2.4 3种方法的结果比较

用紫外分光光度计测量臭氧发生器产生臭氧的透光率，将鼓出的含臭氧气流分别通入到事先准备好的靛蓝吸收液及硼酸碘化钾吸收液，吸收结束后，分别进行滴定和计算。通过紫外法、碘量法和靛蓝法测定同一气源下含臭氧的浓度，并进行比较，结果见表1。

表1 靛蓝法、碘量法和紫外吸收法测定高浓度臭氧Table 1 Determination results of high concentration ozone by indigo method, iodine volume method and ultraviolet absorption spectrometry

由表1可知，碘量法吸收高浓度臭氧能力较差，而溴酸钾法标定的靛蓝溶液测定臭氧浓度，与紫外光度法的测定结果较为接近。碘量法吸收臭氧过程中，流动的臭氧气体将部分碘单质带出，给实验测定结果带来一定误差，而水洗涤定容标准液也会给靛蓝法带来一定误差。结果表明，靛蓝法适合用于高浓度臭氧的测定，碘量法更适合测定较低浓度臭氧。

3 结 论

本文采用靛蓝滴定法测定高浓度臭氧，确定了吸收液使用25 mL 的0.001 mol/L靛蓝溶液，并用磷酸盐缓冲溶液调节pH至6.8，温度控制在20 ℃，空气流量为200 mL/min，可以测定高达10 mg/L的臭氧。

[1] 贾瑞平, 陈烨璞. 臭氧分析方法的研究与进展[J].工业水处理，2008, 2(28):1-4.

[2] Bolotko L M, Krasovskii A N. Measurement of the Terrestrial Ozone Concentration by Absorption UV Spectroscopy[J]. Journal of Applied Spectroscopy，2005, 72(6):911-916.

[3] Enio L. Machado, Marcelo B, da Rosa, Martins. Spectrophotometric determination of ozone in ozonized air currents with chemical gas-liquid transfer using a microreactor1[J]. Analytica Chimica Acta, 1999, 380 (1): 93-99.

[4] 殷永泉, 纪霞. 分光光度法测定空气中臭氧的问题探讨[J]. 实验技术与实验发展，2005, 22(10):46-48.

[5] Felix E P, de Souza K A, Dias C M, Cardoso A A. Measurements of ambient ozone using indigo blue-coated filters[J]. Journal of AOAC International，2006, 2(89)：480-485.

Study on Determination of High Concentration Ozone With Indigo Method

SHI Chun-wei, YAN Yu-ling，SONG Guan-long
(Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

A new method ,indigo method was designed to determine high concentration ozone. The experiment conditions were confirmed as follows：using 25 mL indigo solution of 0.001 mol/L as absorption liquid, pH = 6.8 and temperature 20 ℃, air rate 200 mL/ min. The highest concentration of ozone that can be determined reaches to 10 mg/L.

Indigo method; High concentration; Ozone

X 832

A

1671-0460（2011）03-0326-04

2011-01-17

史春薇（1981-），女，辽宁抚顺人，编辑，硕士，2007年毕业与上海大学无机化学专业，研究方向：从事无机分析工作。E-mail：chunchun-516@126.com。