一种痕量砷化氢气体的吸收介质及其制备方法、痕量砷化氢气体的检测装置及检测方法

摘要

本发明涉及一种痕量砷化氢气体的吸收介质及其制备方法、痕量砷化氢气体的检测装置及检测方法，属于环保技术领域。本发明痕量砷化氢气体的吸收介质为表面负载有银离子的海藻酸钠胶体颗粒；所述海藻酸钠与银离子摩尔比为30:1～40:1；所述胶体颗粒中水分含量为35％～40％。采用本发明痕量砷化氢气体的吸收介质对砷化氢进行检测，方法简单，灵敏度高，对砷化氢的吸收率高达97.32％。

说明书

技术领域

本发明涉及一种痕量砷化氢气体的吸收介质及其制备方法、痕量砷化氢气体的检测装置及检测方法，属于环保技术领域。

背景技术

砷化氢气体常见于冶金、制酸、皮革、化肥、农药以及芯片制造等工业生产过程产生的废气。砷化氢常温常压下为无色，有大蒜气味但无明显刺激性的气体，毒性极强。在空气中浓度为0.5mg/m³时即可引起急性中毒。砷在空气中的形态种类多，主要有三氧化二砷，五氧化二砷，砷化氢等，同时存在于空气中的气态和气溶胶态中。因此，准确测定空气中的砷化氢要求采样方法对空气中砷化氢的采集具有专一性、灵敏性、准确性。

传统的砷化氢吸收液通常使用二乙氨基二硫代甲酸银溶液，这种溶液中的三氯甲烷很容易挥发，从而影响到测量的精度。目前已有一些自动化采集装置，但是这些设备投资成本较高，并且无法做到痕量砷化氢气体的采集、监测。对于工厂可能泄露的砷化氢气体并不能够准确、及时的监测。这些常见的检测器灵敏度低，当环境中的砷化氢气体达到一定浓度之后才会报警。因此，不利于危险的及时发现，增大企业所承担的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种痕量砷化氢气体的吸收介质，该吸收介质对砷化氢气体具有高的灵敏度及吸收效率。

本发明第二个目的在于提供一种痕量砷化氢气体的吸收介质的制备方法。

本发明第三个目的在于提供一种痕量砷化氢气体的检测装置。

本发明第四个目的在于提供一种痕量砷化氢气体的检测方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种痕量砷化氢气体的吸收介质，所述吸收介质为表面负载有银离子的海藻酸钠胶体颗粒；所述海藻酸钠与银离子摩尔比为30:1～40:1；所述胶体颗粒中水分含量为35％～40％。

所述银离子以硝酸银的形式负载在所述海藻酸钠胶体颗粒表面。

所述痕量砷化氢气体的吸收介质的制备方法，包括以下步骤：将60～80mL海藻酸钠溶液加入300mL硝酸银溶液中，混匀，得胶体颗粒；所得胶体颗粒于30～50℃条件下保温1～2h即得。

所述混匀方式为电磁搅拌2～3h。

所述30～50℃条件下保温1～2h后所得胶体颗粒仍含有一定的水分，保证银能够以离子状态存在。

所述将海藻酸钠溶液加入硝酸银溶液中的加入方式为滴入。

所述将海藻酸钠溶液加入硝酸银溶液的具体方式为通过蠕动泵或注射器吸取海藻酸钠溶液并缓慢滴入硝酸银溶液。

所述将海藻酸钠溶液加入硝酸银溶液中的速率为1mL/min。

当使用蠕动泵或注射器向硝酸银溶液中滴加海藻酸钠溶液时，海藻酸钠颗粒在硝酸银溶液中迅速成型，硝酸银吸附在颗粒表面，在颗粒成型后取出晾干，在颗粒呈胶体状态时，银元素以离子形态分布于胶体颗粒表面。

所述硝酸银溶液的质量分数为6～10％。

所述海藻酸钠溶液的制备方法为：取1～2g海藻酸钠在60～80℃条件下溶解于100mL蒸馏水中，静置30～60min，即得。

所述静置30～60min可以消除海藻酸钠溶液中的气泡。

一种痕量砷化氢气体的检测装置，包括两端开口的吸附管，所述吸附管中填充有填料并形成填料段，所述吸附管中在填料段的两端位置处设置有用来使填料段固定在吸附管中的多孔封端材料；所述填料为上述痕量砷化氢气体的吸收介质。

所述吸附管的一端连接有用来与对应的砷化氢气体源相连的硅胶管。

所述多孔封端材料为脱脂棉。

所述吸附管的直径为0.8～1.2cm，管长为7～9cm。

所述吸附管内填充1～1.5g的吸收介质。

一种采用上述痕量砷化氢气体的检测装置进行痕量砷化氢气体检测的方法。所述方法包括：将所述检测装置与待测设备连接后，静置1～2h。当砷化氢气体通过胶体颗粒表面时与胶体负载的银离子充分反应，生成黑色的Ag，反应式为4AsH₃+12Ag⁺+3O₂＝12Ag↓+12H⁺+2As₂O₃。

本发明的有益效果是：

本发明痕量砷化氢气体的吸收介质与砷化氢反应生成黑色的Ag，反应灵敏度高，从吸收介质颜色变化即可判断是否有砷化氢的泄露；本发明痕量砷化氢吸收介质为胶体颗粒，稳定性好，且其中不含其它易挥发或对环境、人体有害的有机溶剂，不会对后续定量测定造成影响，准确度高。本发明痕量砷化氢气体的吸收介质的制备方法简单、所得胶体颗粒成品率高。本发明痕量砷化氢气体的检测装置制作简单，成本低，采用该痕量砷化氢气体的检测装置对砷化氢进行检测时对砷化氢的吸收率高达97.32％。

附图说明

图1为本发明的实施例1中痕量砷化氢气体的检测装置结构示意图；

图2为本发明的实施例1中痕量砷化氢气体的检测装置中的吸附管结构示意图；

图3实施例1中吸收砷化氢前的吸收介质示意图；

图4实施例1中吸收砷化氢后的吸收介质示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例1

本实施例痕量砷化氢气体的吸收介质，表面负载有硝酸银的海藻酸钠胶体颗粒，其中胶体颗粒中水分含量为35％，海藻酸钠与硝酸银的摩尔比为30：1。

本实施例痕量砷化氢气体的吸收介质的制备方法，包括以下步骤：

1)称取1g海藻酸钠于150mL烧杯中，加100mL蒸馏水，在60℃条件下搅拌溶解，静置30min消除气泡，得海藻酸钠水溶液；

2)使用蠕动泵吸取海藻酸钠水溶液，按照1mL/min的加入速率将60mL海藻酸钠溶液缓慢滴入300mL质量分数为10％的硝酸银溶液中，用磁力转子搅拌3h，形成胶体颗粒；

3)取出步骤2)中的胶体颗粒，在30℃条件下保温2h，收集备用。

本实施例痕量砷化氢气体的检测装置，如图1所示，包括吸附管1、导气管2、锥形瓶3、吸收管4。吸附管1的具体结构如图2所示，包括两端开口的玻璃管5，玻璃管直径为0.8cm、长度为7cm，玻璃管中填充1g表面负载有硝酸银的海藻酸钠胶体颗粒7形成填料段，填料段的两端位置处设置有用来使填料段固定在吸附管中的脱脂棉6，脱脂棉封口压实。吸附管1左侧通过硅胶管连接砷化氢的发生装置，发生装置包括锥形瓶3和导气管2，右侧连接未完全吸收的砷化氢的吸收管4。

本实施例痕量砷化氢气体的检测方法，包括采用上述痕量砷化氢气体的检测装置进行检测。

内装有吸收介质、脱脂棉的吸附管1左侧连接砷化氢的发生装置，右侧连接未完全吸收的砷化氢的吸收管4，吸收砷化氢前吸收介质的颜色如图3中所示。锥形瓶3中加入有1mg/L的砷标准使用液、15％碘化钾溶液、40％氯化亚锡溶液；吸收管4中加入有吸收液防止未被吸收的砷化氢流入大气中。

1)溶液配制：

1mg/L的砷标准使用液：三氧化二砷于110℃烘干2h，冷却后称取0.1320g置于50mL烧杯中，加入2mL 20％的氢氧化钠溶液，搅拌溶解后，再加入10mL 1mol/L的硫酸，之后转入100mL容量瓶中，用水稀释定容至标线，混匀，得到1g/L砷标准储备溶液。取上述砷标准储备溶液稀释成1mg/L的砷标准使用液。

吸收液：将0.25g二乙胺基二硫代甲酸银用少量三氯甲烷调成糊状，加入2mL三乙醇胺，再用三氯甲烷稀释到100mL，用力振荡溶解。放于暗处静置24h后，倾出上清液或用定性滤纸过滤于棕色瓶内，贮存于冰箱内。

40％氯化亚锡溶液：将40g氯化亚锡溶于40mL浓盐酸中，微热溶解，待溶液澄清后，用水稀释到100mL。加数粒金属锡保存。

15％碘化钾溶液：将15g碘化钾溶于水中，稀释到100mL。贮于棕色玻璃瓶内。

2)痕量砷化氢气体的检测：

取1mL砷标准使用液于锥形瓶中，加水使总体积为50mL，备用。于上述锥形瓶中，加入4mL15％碘化钾溶液和2mL40％氯化亚锡溶液，摇匀，放置15min。取5.0mL吸收液置干燥的吸收管中。连接装置。于砷化氢发生瓶中迅速加入4g无砷锌粒，并立即将导气管与锥形瓶连接(保证连接处不漏气)。在室温下反应1h，使砷完全释出并被充分吸收。加三氯甲烷将吸收液体积补足到5.0mL。整个过程在通风橱内进行。吸收砷化氢后的吸收介质颜色如图4所示。

取下吸收砷化氢后的吸附管，将吸收砷化氢后的吸收介质加入50mL 5％的硝酸溶液中，100℃水浴消解1h至溶液近干，加入5mL 10％氯化钠溶液，使用0.45μm水系滤膜过滤溶液，将滤液加入10mL容量瓶中，使用2mL蒸馏水清洗烧杯，过滤后一并转移至容量瓶，加入1mL 5％硫脲-5％抗坏血酸溶液，0.6mL 1:1盐酸，用蒸馏水定容10mL。静置15min。然后用原子荧光测量，测得介质含砷量为0.8927ug。经计算得本实施例砷化氢吸收介质对痕量砷化氢的吸收率为89.27％。

实施例2

本实施例痕量砷化氢气体的吸收介质，表面负载有硝酸银的海藻酸钠胶体颗粒，其中胶体颗粒中水分含量为40％，海藻酸钠与硝酸银的摩尔比为35:1。

本实施例痕量砷化氢气体的吸收介质的制备方法，包括以下步骤：

1)称取1g海藻酸钠于150mL烧杯中，加100mL蒸馏水，在60℃条件下搅拌溶解，静置30min消除气泡，得海藻酸钠水溶液；

2)使用蠕动泵吸取海藻酸钠水溶液，按照1mL/min的加入速率将80mL海藻酸钠溶液缓慢滴入300mL质量分数为10％的硝酸银溶液中，用磁力转子搅拌3h，形成胶体颗粒；

3)取出步骤2)中的胶体颗粒，在30℃条件下保温2h，收集备用。

本实施例痕量砷化氢气体的检测装置，包括吸附管、导气管、锥形瓶、吸收管。吸附管包括两端开口的玻璃管，玻璃管直径为1.0cm、长度为8cm，玻璃管中填充1g表面负载有硝酸银的海藻酸钠胶体颗粒形成填料段，填料段的两端位置处设置有用来使填料段固定在吸附管中的脱脂棉，脱脂棉封口压实。吸附管左侧通过硅胶管连接砷化氢的发生装置，右侧连接未完全吸收的砷化氢的吸收管。

本实施例痕量砷化氢气体的检测方法，包括采用上述痕量砷化氢气体的检测装置进行检测。

内装有吸收介质、脱脂棉的吸附管左侧连接砷化氢的发生装置，发生装置包括锥形瓶和导气管，吸附管侧连接未完全吸收的砷化氢的吸收管。锥形瓶中加入有1mg/L的砷标准使用液、15％碘化钾溶液、40％氯化亚锡溶液；吸收管中加入有吸收液防止未被吸收的砷化氢流入大气中。

其中，砷标准使用液、15％碘化钾溶液、40％氯化亚锡溶液以及吸收管中的吸收液的配制方法参照实施例1。

本实施例对痕量砷化氢气体的检测方法具体为：

取5mL砷标准使用液于锥形瓶中，加水使总体积为50mL，备用。于上述锥形瓶中，加入4mL 15％碘化钾溶液和2mL 40％氯化亚锡溶液，摇匀，放置15min。取5.0mL吸收液置干燥的吸收管中。连接装置。于砷化氢发生瓶中迅速加入4g无砷锌粒，并立即将导气管与发生瓶连接(保证连接处不漏气)。在室温下反应1h，使砷完全释出并被充分吸收。加三氯甲烷将吸收液体积补足到5.0mL。整个过程在通风橱内进行。

取下吸收砷化氢后的吸附管，将吸收砷化氢后的吸收介质加入50mL 5％的硝酸溶液中，100℃水浴消解1h至溶液近干，加入5mL 10％氯化钠溶液，使用0.45μm水系滤膜过滤溶液，将滤液加入50mL容量瓶中，使用5mL蒸馏水清洗烧杯过滤后一并转移至容量瓶中，加入5mL 5％硫脲-5％抗坏血酸溶液，3mL 1:1盐酸，用蒸馏水定容50mL。静置15min。然后用原子荧光测量，测得介质含砷量为4.8661ug。经计算得本实施例砷化氢吸收介质对痕量砷化氢的吸收率为97.32％。

实施例3

本实施例痕量砷化氢气体的吸收介质，表面负载有硝酸银的海藻酸钠胶体颗粒，其中胶体颗粒中水分含量为38％，海藻酸钠与硝酸银的摩尔比为40：1。

本实施例痕量砷化氢气体的吸收介质的制备方法，包括以下步骤：

1)称取1g海藻酸钠于150mL烧杯中，加100mL蒸馏水，在60℃条件下搅拌溶解，静置30min消除气泡，得海藻酸钠水溶液；

2)使用蠕动泵吸取海藻酸钠水溶液，按照1mL/min的加入速率将80mL海藻酸钠溶液缓慢滴入300mL质量分数为10％的硝酸银溶液中，用磁力转子搅拌3h，形成胶体颗粒；

3)取出步骤2)中的胶体颗粒，在30℃条件下保温2h，收集备用。

本实施例痕量砷化氢气体的检测装置，包括吸附管、导气管、锥形瓶、吸收管。吸附管包括两端开口的玻璃管，玻璃管直径为0.8cm、长度为7cm，玻璃管中填充1g表面负载有硝酸银的海藻酸钠胶体颗粒形成填料段，填料段的两端位置处设置有用来使填料段固定在吸附管中的脱脂棉，脱脂棉封口压实。吸附管左侧通过硅胶管连接砷化氢的发生装置导气管、锥形瓶，右侧连接未完全吸收的砷化氢的吸收管。

本实施例痕量砷化氢气体的检测方法，包括采用上述痕量砷化氢气体的检测装置进行检测。

内装有吸收介质、脱脂棉的吸附管左侧连接砷化氢的发生装置，发生装置包括锥形瓶和导气管，吸附管侧连接未完全吸收的砷化氢吸收装置吸收管。锥形瓶中加入有1mg/L的砷标准使用液、15％碘化钾溶液、40％氯化亚锡溶液；吸收管中加入有吸收液防止未被吸收的砷化氢流入大气中。

其中，砷标准使用液、15％碘化钾溶液、40％氯化亚锡溶液以及吸收管中的吸收液的配制方法参照实施例1。

本实施例对痕量砷化氢气体的检测方法具体为：

取10mL砷标准使用液于锥形瓶中，加水使总体积为50mL，备用。于上述锥形瓶中，加入4mL 15％碘化钾溶液和2mL 40％氯化亚锡溶液，摇匀，放置15min。取5.0mL吸收液置干燥的吸收管中。连接装置。于砷化氢发生瓶中迅速加入4g无砷锌粒，并立即将导气管与发生瓶连接(保证连接处不漏气)。在室温下反应2h，使砷完全释出并被吸收介质充分吸收。加三氯甲烷将吸收液体积补足到5.0mL。整个过程在通风橱内进行。

取下吸收砷化氢后的吸附管，将吸收砷化氢后的吸收介质加入50mL 5％的硝酸溶液中，100℃水浴消解1h至溶液近干，加入5mL 10％氯化钠溶液，使用0.45μm水系滤膜过滤溶液，使用5mL蒸馏水清洗烧杯过滤后一并转移至容量瓶中，加入5mL 5％硫脲-5％抗坏血酸溶液，3mL 1:1盐酸，用蒸馏水定容50mL。静置15min。然后用原子荧光测量，测得介质含砷量为9.6533ug。经计算得本实施例砷化氢吸收介质对痕量砷化氢的吸收率为96.53％。

实施例4

本实施例痕量砷化氢气体的吸收介质，表面负载有硝酸银的海藻酸钠胶体颗粒，其中胶体颗粒中水分含量为35％，海藻酸钠与硝酸银的摩尔比为38：1。

本实施例痕量砷化氢气体的吸收介质的制备方法，包括以下步骤：

1)称取2g海藻酸钠于150mL烧杯中，加100mL蒸馏水，在80℃条件下搅拌溶解，静置60min消除气泡，得海藻酸钠水溶液；

2)使用注射器吸取海藻酸钠水溶液，按照1mL/min的加入速率将70mL海藻酸钠溶液缓慢滴入300mL质量分数为6％的硝酸银溶液中，用磁力转子搅拌2h，形成胶体颗粒；

3)取出步骤2)中的胶体颗粒，在50℃条件下保温2h，收集备用。

本实施例痕量砷化氢气体的检测装置，包括吸附管，吸附管包括两端开口的玻璃管，玻璃管直径为1.2cm、长度为9cm，玻璃管中填充1.5g表面负载有硝酸银的海藻酸钠胶体颗粒形成填料段，填料段的两端位置处设置有用来使填料段固定在吸附管中的脱脂棉，脱脂棉封口压实。吸附管左侧可以连接砷化氢的发生装置，右侧可以连接未完全吸收的砷化氢吸收装置。

本实施例痕量砷化氢气体的检测方法，包括采用上述痕量砷化氢气体的检测装置进行检测。