混合气体各组分含量测定研究

令狐燕，汪建忠，陈 雨

[瓮福（集团）有限责任公司, 贵州福泉 550501]

1 前言

化学作为一门特殊的学科，是以实验为主体，能够培养人的实验技能和实验探究能力。含硫化合物（二氧化硫和硫化氢）混合气体测定实验是较常见的实验，但由于二氧化硫和硫化氢均是无色气体，且具有较强的刺激性和毒性，一旦处理不当，很容易带来严重影响。因此，在混合气体硫化物组分含量测定中，采用六合一气体分析仪（可检测O2、LEL、NH3、CO、SO2、H2S）、烟尘测试仪检测时，同时有二氧化硫和硫化氢气体显示，这说明，多组分的硫化物气体同时存在时，会对二氧化硫和硫化氢化学传感器造成干扰，使检测结果出现偏差（检测结果如表1所示），而且无法消除干扰，因此需要采用其他方法进行检测。为准确测定混合气体中各组分的含量，防止安全环保事故发生，应注重提高装置现场硫化物气体检测准确率，保证整个试验数据准确性能达到行业标准[1]。

表1 装置贮槽排气口气体检测仪检测结果统计 ×10-6

目前为止，并没有一种完整的检测方法能将混合气体中各组分含量进行准确测定，对此，需要进行大量的检测试验，通过不同条件的检测比对，对混合气体各组分含量进行测定研究，找到一种最合适的检测方法，将混合气体中各组分含量准确测定出来。通过对不同化合价的硫化物进行研究分析，不难发现，可以采用氧化还原反应使混合气体中的硫混合在一起，分步测定总硫含量及单个硫化物的硫含量，通过计算准确得出混合气体中各种硫化物的含量。这种检测出混合气体中各组分含量的方法具有较大的实用价值[2]。

涉及的气体检测，通过气体检测仪检测看出，具体是对二氧化硫和硫化氢混合气体各组分含量测定研究。要解决的技术问题在于针对上述缺陷研究出一种检测混合气体中二氧化硫和硫化氢气体各组分含量的方法。

2 气体检测仪检测结果统计

2.1 装置贮槽排气口气体检测仪检测结果统计

检测结果如表1所示。

2.2 现场气体含量检测结果

气体检测仪检测现场气体含量结果如表2所示。

表2 气体检测仪检测现场气体含量结果 ×10-6

通过现场采样检测，可以确认现场存在的是二氧化硫和硫化氢的混合气体。对实验数据进行分析研究，确认二氧化硫传感器对硫化氢传感器有干扰[3]，无法辨别硫化氢的真实含量；其内在原因是二氧化硫和硫化氢主要介质相互干扰性太强，使用仪器进行检测时无法消除传感器干扰。考虑采用化学检测方法进行深入研究，确保检测结果的准确性，最终找到一种最优检测方法。

3 检测标准气体进行测定研究

分别采用H2S、SO2单标气体与H2S、SO2混合标气，用六合一气体检测仪和自动烟气检测仪确认其对检测结果的影响程度[4]。

3.1 硫化氢、二氧化硫传感器干扰验证

气体检测仪检测标准气体组分含量结果如表3所示。

表3 气体检测仪检测标准气体组分含量结果统计 ×10-6

3.2 硫化氢单标气体测定研究

采用气体检测仪检测单标气体成分含量结果如表4所示。

表4 采用气体检测仪检测单标气体成分含量结果H2S单标气体（10×10-6）

从上述检测情况可以看出，采用H2S、SO2单标气体与H2S、SO2混合标气，用六合一气体检测仪和自动烟气检测仪两种仪器进行检测，对结果影响程度较大。

4 仪器电化学传感器对混合气体检测数据的测定研究

4.1 采用仪器对低浓度二氧化硫标准气体各组分含量进行检测

检测结果如表5所示。

表5 检测低浓度二氧化硫标准气体各组分含量结果 ×10-6

从表5可以看出，对低浓度二氧化硫标准气体，采用仪器检测，仪器显示的硫化氢含量越小，检测的二氧化硫结果越接近真实值，但同时可以检测出标准气体中含有硫化氢气体，说明用仪器检测二氧化硫标准气体中的各组分会受电化学传感器的影响，结果不可信。

4.2 采用仪器对高浓度二氧化硫标准气体各组分含量进行检测

检测结果如表6所示。

表6 检测低浓度二氧化硫标准气体各组分含量结果 ×10-6

从表6可以看出，对高浓度二氧化硫标准气体，采用仪器检测，仪器显示的硫化氢含量越高，检测的二氧化硫结果越接近真实值，说明混合气体硫化氢对电化学传感器检测结果有影响[5]。说明用仪器检测二氧化硫标准气体中各组分会受电化学传感器的影响，检测结果不可信。

综上所述，确认仪器检测不适用于检测混合气体各组分准确含量。需要采用别的检测方法进行测定研究。

5 采用氧化还原法、比浊方式法测定研究

氧化还原法测定标气结果如表7所示。

表7 氧化还原法测定标气结果

从上述检测结果可以看出，分别采用氧化还原法、比浊方式法检测标准气体，检测结果的相对标准偏差均＜10%，满足《可燃气体检测报警器检定规程》（JJG 693—2011）的检定规程要求，充分说明氧化还原法、比浊方式法适用于检测单个标准气体，对混合气体各组分准确含量的测定需进一步研究。

6 不同检测方法测定二氧化硫和硫化氢混合气体中各组分含量

到现场验证氧化还原法和比浊法作为分析方法检测二氧化硫和硫化氢混合气体中各组分的含量，并在实验室用标准气体检测做对比，验证检测方法的可行性，选取最优检测方法。

6.1 氧化还原法

6.1.1 方法验证一

运用氧化还原法测定装置现场不同采样体积混合气体中全硫含量如表8所示。

表8 氧化还原法测定不同采样体积混合气体中全硫含量

通过上述检测情况可以看出，运用氧化还原法对装置现场混合气体进行样品分析，采样体积不同，则测定结果不同，但批次样品全硫检测结果相对标准偏差≤10%。

6.1.2 方法验证二

运用氧化还原法测定装置现场不同采样体积混合气体中全硫含量检测数据如表9所示。

表9 氧化还原法测定不同采样体积混合气体中全硫含量

通过上述检测情况可以看出，运用氧化还原法对装置现场混合气体样品中全硫含量进行检测，采样体积不同，则测定结果不同，但批次样品全硫检测结果相对标准偏差≤10%[6]。

6.1.3 方法验证三

运用氧化还原法测定低浓度二氧化硫标气中全硫含量如表10所示。

表10 氧化还原法测定低浓度二氧化硫标气中全硫含量

通过上述检测情况可以看出，运用氧化还原法对二氧化硫标气样品中全硫含量进行分析，全硫检测结果相对准确度≤15%[7]，满足空气和废气监测相关标准的要求，验证了该方法适用于混合气体中各组分含量的准确测定。

6.1.4 方法验证四

运用氧化还原法测定高浓度二氧化硫标气中全硫含量如表11所示。

表11 氧化还原法测定高浓度二氧化硫标气中全硫含量结果

通过上述检测情况可以看出，运用氧化还原法检测二氧化硫标气中全硫含量，全硫检测结果相对准确度≤15%，满足空气和废气监测相关标准的要求，验证了该方法适用于对高浓度二氧化硫气体中全硫含量的准确测定。

综上所述，通过在装置现场采用氧化还原法对不同采样体积混合气体中硫化氢气体含量及二氧化硫气体含量进行检测，所得结果不同，但批次样品的硫化氢检测结果相对标准偏差≤10%[8]，全硫检测结果相对准确度≤15%。验证了氧化还原法适用于测定硫化氢、二氧化硫混合气体中全硫含量。要确定混合气体中单个组分含量，仍需做进一步的检定研究。

6.2 比浊法

6.2.1 检测前二氧化硫、硫化氢气体含量做定性分析

检测前，在现场对混合气体中二氧化硫、硫化氢含量进行反应现象观察，同时对二氧化硫、硫化氢气体含量做定性分析，详细情况如表12所示。

表12 二氧化硫、硫化氢气体含量定性分析记录

检测人员均按每周1次对现场混合气体进行采样，同时检测二氧化硫、硫化氢气体含量，反应过程中有明显混浊现象，经检查核实，二氧化硫、硫化氢气体定性检测率达100%。

6.2.2 实验前混合标气含量的测定

采用比浊法检测混合标气中硫化氢气体含量，测得混合标气中硫化氢气体含量数据如表13所示。

表13 比浊法检测混合标气中硫化氢气体含量

综合上述两次检测情况可以看出，采用比浊法检测混合标准气体中硫化氢气体含量，现象明显，检测硫化氢结果相对标准偏差≤10%，现象明显，方法可靠，适用于现场气体检测。

6.2.3 混合气体样品中硫化氢气体含量的测定

混合气体样品中硫化氢气体含量的测定如表14所示。采用比浊法对批次样品混合气体样品检测，有硫化氢气体存在，检测结果相对标准偏差均在目标规定范围10%以内[8]。

表14 比浊法检测装置现场硫化氢气体含量

结论：采用比浊法可以检测二氧化硫、硫化氢混合气体中硫化氢气体含量，且不受其余组分的影响，检测结果准确可靠，满足相对标准偏差≤10%的要求。适用于二氧化硫、硫化氢混合气体中对硫化氢气体单组分含量的检测。

7 采用氧化还原法、比浊法对混合气体各组分准确含量进行分步测定

7.1 比浊法测定混合气体中硫化氢含量

运用比浊法测定装置现场不同采样体积混合气体中硫化氢气体检测数据如表15所示。

表15 比浊法测定不同采样体积混合气体中硫化氢气体含量情况 / %

通过上述检测情况可以看出，运用比浊法对装置现场混合气体样品进行分析，采样体积不同，则测定结果不同，但批次样品的硫化氢检测结果相对标准偏差≤10%，满足空气和废气监测相关标准的要求。

7.2 比浊法测定装置现场不同采样体积混合气体中硫化氢气体检测数据

硫化氢气体检测数据如表16所示。

表16 比浊法测定不同采样体积混合气体中硫化氢气体含量情况

通过上述检测情况可以看出，运用比浊法对装置现场混合气体样品中硫化氢气体含量进行分析，采样体积不同，则测定结果不同，但批次样品的硫化氢检测结果相对标准偏差≤10%，满足空气和废气监测相关标准的要求。

7.3 测定装置现场混合气体中二氧化硫与硫化氢气体含量

二氧化硫和硫化氢气体含量如表17所示。

表17 运用两种方法分步测定装置现场混合气体中二氧化硫与硫化氢气体含量情况

通过上述检测情况可以看出，运用两种方法对装置现场混合气体样品中二氧化硫气体含量及硫化氢含量进行分步分析，采样体积不同，则检测结果不同。

7.4 两种方法分步测定混合气体中各组分含量

将低浓度二氧化硫与硫化氢两种标准气体混合后运用两种方法进行分步测定，其中，二氧化硫气体浓度为9.44×10-6,硫化氢气体浓度为10.00×10-6，检测情况如表18所示。

表18 运用两种方法分步测定低浓度标气混合标气中二氧化硫和硫化氢含量

从表18可以看出，采用两种方法分步对低浓度二氧化硫标准气体与硫化氢标准气体混合气进行分步检测，第一步检测出混合气体中全硫含量，第二步检测出混合气体中硫化氢气体含量，通过计算，可以得出混合气体中二氧化硫及硫化氢气体的含量，分别与加入的二氧化硫及硫化氢标准气体浓度相吻合，测定误差均≤±5%，满足《可燃气体检测报警器检定规程》（JJG 693—2011）的要求，充分说明两种方法分步测定适用于混合气体中硫化氢与二氧化硫各组分含量测定。

7.5 两种方法分步测定混合气体中各组分含量

将高浓度二氧化硫与硫化氢两种标准气体混合后运用两种方法进行分步测定，其中，二氧化硫气体浓度为317.1×10-6,硫化氢气体浓度为35.00×10-6，检测情况如表19所示。

表19 高浓度标气混合气中二氧化硫和硫化氢检测结果

从表19可以看出，采用两种方法对高浓度二氧化硫标准气体与硫化氢标准气体混合气进行分步检测，第一步检测出混合气体中全硫含量，第二步检测出混合气体中硫化氢气体含量，通过计算，可以得出混合气体中二氧化硫及硫化氢气体含量，分别与加入的二氧化硫和硫化氢标准气体浓度相吻合，测定误差均≤±5%，满足《可燃气体检测报警器检定规程》（JJG 693—2011）的要求，充分说明两种方法分步测定适用于混合气体中硫化氢与二氧化硫各组分含量测定。

通过以上实例可以看出：通过到装置现场以及将标准气体进行混合，采用两种方法进行分步测定，对不同采样体积混合气体中硫化氢及二氧化硫气体含量进行检测，所得结果不同，但批次样品的检测结果相对标准偏差≤10%，全硫检测结果相对准确度≤15%，满足空气和废气监测相关标准的要求。分析混合气体中硫化氢与二氧化硫的含量，要达到掌握各组分含量的准确结果，采用两种方法分步测定能够实现检测目标。

8 结语

综上所述，本文通过利用六合一气体检测仪检测法、自动烟气检测仪检测法、氧化还原法、比浊法等检测方法，一一对混合气体中二氧化硫、硫化氢各组分含量进行了检测，比对，也通过检测标准气体中各组分含量与各种方法的检测情况进行了检测比对，达到了对检测方法进行验证的目的。上述检测情况验证了仪器检测法不适用于检测二氧化硫、硫化氢混合气体中各组分的准确含量，仅适用于混合气体中二氧化硫、硫化氢含量较高的情况下进行检测，这是因为仪器检测法忽略了电化学传感器对检测结果的影响，不能得出各组分的准确检测结果。分析混合气体中二氧化硫和硫化氢气体含量，要达到准确掌握各组分含量的可信结果，须采用氧化还原法与比浊方式法两种检测方法分步测定，才能实现检测目标。