ICS71.040.40 G86 中华人民共和国国家标准 GB/T5831—2011 代替GB/T5831—1986 气 体中微量氧的测定 比色法 Determinationoftraceoxygeninthegases—Colorimetricmethod 2011-12-30发布 2012-10-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布中华人民共和国 国家标准 气体中微量氧的测定 比色法 GB/T5831—2011 * 中国标准出版社出版发行 北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013) 北京市西城区三里河北街16号(100045) 网址:www.gb168.cn 服务热线:010-68522006 2012年5月第一版 * 书号:155066·1-44818 版权专有 侵权必究 前 言 本标准依照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T5831—1986《气体中微量氧的测定 比色法》。与GB/T5831—1986相比,除编 辑性修改外主要技术变化如下: ———删除了一般注意事项(见1986年版的第7章); ———将1986版中的附录B(系列标准色阶表)移入正文(见5.3,1986年版的附录B); ———删除了附录“气体体积校正系数K值表”(见1986版的附录C); ———将1986版中的非法定计量单位修改为法定计量单位。 本标准由中国石油和化学工业联合会提出。 本标准由全国气体标准化技术委员会(SAC/TC206)归口。 本标准起草单位:西南化工研究设计院。 本标准主要起草人:何道善、陈雅丽、周鹏云、张军、代高立。 ⅠGB/T5831—2011 气体中微量氧的测定 比色法 1 范围 本标准规定了气体中微量氧的比色测定方法。 本标准适用于氢、氮、氩、氦、氖、氪、氙、甲烷以及其他不与一价铜氨络离子和氨发生反应的气体中 氧含量的测定。测定范围:0.5×10-6~1000×10-6(体积分数)。 2 方法原理 在密闭的分析器中,样品气体中的氧与一价无色铜氨溶液定量反应生成二价蓝色的铜氨溶液,与标 准色阶进行目视比色。由比色所选定的标准色阶相当的氧量与样品气体的体积之比即为氧在样品气体 中的含量(体积分数)。 氧与一价铜的反应如下: [Cu2(NH3)4]Cl2+2NH4OH+2NH4Cl+1/2O2=2[Cu(NH3)4]Cl2+3H2O 据此反应方程,1mL的0.05mol/L硫酸铜溶液相当于20℃、101.3kPa状态下0.300mL氧: 0.05 1000×11.2×1000 2×293 273=0.300mL 按色阶的可分辨性和合理的色阶差,用不同量的0.05mol/L硫酸铜溶液制备系列标准色阶。各标 准色阶相当的氧量按式(1)计算: V1=0.300V2 …………………………(1) 式中: V1———标准色阶相当的氧量,单位为毫升(mL); V2———各标准色阶溶液中所加入的0.05mol/L硫酸铜溶液的量,单位为毫升(mL)。 3 仪器、装置 3.1 装置 推荐的装置由分析器、贮液瓶、吸气瓶等组成,参见附录A的图A.1。 3.2 氧分析器 分析器及其加工参考尺寸参见附录A的图A.2。 分析器由硬质玻璃烧制,玻璃壁厚1mm~2mm。 分析器的容积(关闭活塞1、2、6后的密闭容积)由样品气体中氧的含量决定:当样品气体中氧含量 低于5×10-6(体积分数)时,分析器的容积不低于3000mL;当样品气体中氧含量低于100×10-6(体 积分数)时,分析器的容积不低于1500mL;当样品气体中氧含量低于1000×10-6(体积分数)时,分析 器的容积约为500mL。 分析器的容积用称量水的方法测定,并称至小数点后一位,其容积V3(mL)由式(2)计算: V3=(G2-G1)/ρt …………………………(2) 1GB/T5831—2011 式中: G1———分析器的质量,单位为克(g); G2———分析器和水的总质量,单位为克(g); ρt———水温为t℃时水的密度,单位为克每升(g/L)。 分析器的活塞1、6至取液量标线间的容积(比色管容积)为25.00mL。 3.3 比色管 比色管及其加工参考尺寸参见附录A的图A.3。 比色管用硬质无色玻璃烧制。各标准比色管的长度、直径、壁厚、玻璃质量、透光性能等与分析器上 的比色管应完全相同。 3.4 储液瓶 贮液瓶的容积为5L~10L,用于贮放铜氨反应液(按本标准第6章制备),其放置的高度以方便反 应液的取出为宜。反应液经虹吸管取出,虹吸管插入离贮液瓶底约20mm处。压力平衡管插入贮液瓶 橡胶塞下约20mm,始终处于贮液瓶中反应液液面的上部。 3.5 吸气瓶 宜采用备用的贮液瓶作为吸气瓶。向吸气瓶中充入氧含量(体积分数)小于10×10-6的氮气或其 他气体。使用时,经加液漏斗加入6.2中配制的溶液。吸气瓶用于向贮液瓶补充气体,经压力平衡管, 平衡贮液瓶内气压,以便反应液能顺利取出。 4 材料、试剂、溶液 4.1 氨水,分析纯。 4.2 氯化铵,分析纯。 4.3 硫酸铜,分析纯。 4.4 碘化钾,分析纯,10%溶液。 4.5 冰乙酸,分析纯。 4.6 可溶性淀粉,0.5%溶液。 4.7 硫代硫酸钠,分析纯,0.05mol/L标准溶液。 4.8 盐酸,分析纯,1∶1溶液。 4.9 铜线,ϕ1mm~ϕ2mm。 4.10 蒸馏水或离子交换水。 4.11 真空活塞脂等。 5 系列标准色阶的制备 5.1 0.05mol/L硫酸铜溶液(A液) 5.1.1 配制 准确称取12.4860g预先经室温干燥的硫酸铜(CuSO4·5H2O),用蒸馏水溶于1000mL容量瓶 中,加水稀释至刻度,混匀。 2GB/T5831—2011 5.1.2 标定 用移液管吸取25.00mL硫酸铜溶液,置于三角瓶中,分别加入2mL~3mL冰乙酸、10%碘化钾 溶液10mL,析出的碘用0.05mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至接近终点(浅黄色),再加入0.5%淀 粉溶液5mL,继续滴定至终点(乳白色)。读取滴定用0.05mol/L硫代硫酸钠标准溶液毫升数。由 式(3)计算硫酸铜溶液的浓度: c2=c1×V4 25.00…………………………(3) 式中: c1———硫代硫酸钠标准溶液的浓度,单位为摩尔每升(mol/L); c2———硫酸铜溶液的浓度,单位为摩尔每升(mol/L); V4———滴定用硫代硫酸钠标准溶液的体积,单位为毫升(mL)。 以两次平行标定的算术平均值为标定结果。两次平行标定结果之差不应大于0.05mL。 硫酸铜溶液浓度的标定结果应大于0.049mol/L、小于0.051mol/L,否则应重新配制。 5.2 混合溶液(B液) 将饱和氯化铵溶液与氨水按1∶1体积比配制。 5.3 系列标准色阶 用5mL微量滴定管,按表1给出的A液用量,分别在25个25mL容量瓶中(或在刻有25.00mL 刻线的比色管中)加入A液,然后用B液稀释至刻度。混合均匀后分别置于1号~25号系列比色管中, 并封闭之。 在“0”号比色管中加入25mL的B液,并封闭之。 表1 系列标准色阶 色阶编号 A液用量a/mL 相当的氧量/mL 0 0 0 1 0.050 0.0015 2 0.100 0.0030 3 0.200 0.0060 4 0.300 0.0090 5 0.400 0.0120 6 0.500 0.0150 7 0.700 0.0210 8 0.900 0.0270 9 1.20 0.0360 10 1.50 0.0450 11 2.00 0.0600 12 2.50 0.0750 13 3.50 0.105 3GB/T5831—2011 表1(续) 色阶编号 A液用量a/mL 相当的氧量/mL 14 4.50 0.135 15 0.600 0.180 16 0.800 0.240 17 1.00 0.300 18 1.20 0.360 19 1.40 0.420 20 1.60 0.480 21 1.80 0.540 22 2.00 0.600 23 2.40 0.720 24 2.80 0.840 25 3.20 0.960 a1~14号色阶的A液用量为将A液稀释10倍后的用量。 6 反应液的制备 6.1 将直径1mm~2mm铜线绕制成直径约5mm、长约20mm~50mm的螺旋圈,经脱脂处理后, 用1∶1盐酸除去表面氧化层,再用蒸馏水或离子交换水冲洗至中性,装入贮液瓶至约4/5处,塞紧带有 虹吸管和压力平衡管的橡胶塞。 6.2 称取2.5g硫酸铜(CuSO4·5H2O),溶于2000mL的B液。将该溶液加入贮液瓶至将铜丝圈完 全淹没。静置还原至无色。当反应液不能被还原至无色或者反应液颜色比“0”号比色管深时,反应液应 重新制备。 7 测定步骤 7.1 取样 用蒸馏水或离子交换水洗净分析器。开通分析器全部活塞,将分析器的取气活塞2的支管用优质 橡皮管与金属取样管紧密连接。开启样品气,调节流速至1000mL/min~5000mL/min,用高于分析 器容积10倍的样品气充分吹洗分析器。减小样品气流速,先后关闭分析器的活塞1、6、2,取下分析器。 迅速转动活塞2,将分析器内气体压力平衡至常压。读取并记录室内温度和大气压。 7.2 取反应液 将贮液瓶虹吸管出口的橡皮管与分析器的取液活塞6的支管连接,打开弹簧夹,转动分析器的 活塞6,放掉部分反应液至完全无色后,再转动分析器的活塞6,将反应液取入分析器比色管至标线。关 闭活塞6,夹上弹簧夹,取下分析器。 4GB/T5831—2011