臭氧發(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量

1 主題內容與適用范圍

本標準規定了臭氧發(fā)生器的臭氧濃度，產(chǎn)量和電耗的測定及計算方法。

適用于以電為能源臭氧發(fā)生器的測定。

2 名詞術(shù)語(yǔ)

電耗 specific energy consumption

設備生產(chǎn)單位重量的成品所消耗的電能。

3 臭氧發(fā)生器的臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量和計算方法

3.1 臭氧濃度

3.1.1 方法原理概要：臭氧（O3）是一種強氧化劑，與碘化鉀（KI）水溶液反應可游離出碘，在取樣結束并對溶液酸化后，用0.1000mol/L硫代硫酸鈉（Na2S2O3）標準溶液并以淀粉溶液為指示劑對游離碘進(jìn)滴定，根據硫代硫酸鈉標準溶液的消耗量計算出臭氧量。其反應式為：

O3+2KI+H2O——O2+I2+2KOH(1)

I2+2Na2S2O3——2NaI+Na2S4O6(2)

3.1.2 試劑

3.1.2.1 碘化鉀(KI)溶液(20%)：溶解200g碘化鉀(分析純)于1000mL煮沸后冷卻的蒸餾水中，用棕色瓶保存于冰箱中，至少儲存一天后再用。此溶液1.00mL含0.20g碘化鉀。

3.1.2.2 (1+5)硫酸(H2SO4)溶液：量取濃硫酸(p=1.84；分析純)溶于5倍體積的蒸餾水中。

3.1.2.3 C(Na2S2O3·5H2O)=0.1000mol/L硫代硫酸鈉標準溶液；使用分析天平準確稱(chēng)取24.817g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O；分析純)用新煮沸冷卻的蒸餾水定溶于1000mL的容量瓶中�；蚍Q(chēng)取25g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O；分析純)溶于1000mL新煮沸冷卻的蒸餾水中，此溶液硫代硫酸鈉濃度約為0.1mol/L。再加入0.2g碳酸鈉(Na2S0O3)或5mL三氯甲烷(CHCL3)；標定，調整濃度到0.1000mol/L，貯于棕色瓶中，儲存的時(shí)間過(guò)長(cháng)時(shí)，使用前需要重新標定（標定方法見(jiàn)附錄A）。

3.1.2.4 淀粉溶液；稱(chēng)取1g可溶性淀粉，用冷水調成懸浮漿，然后加入約80mL煮沸水中，邊加邊攪拌，稀釋到100mL；煮沸幾分鐘后放置沉淀過(guò)夜，取上清液使用，如需較長(cháng)時(shí)間保存可加入1.25g水楊酸或0.4g氯化鋅。

3.1.3 試驗儀器、設備及對其要求

3.1.3.1 三角洗瓶（吸收瓶）500mL。

3.1.3.2 滴定管50mL，宜用精密滴定管。

3.1.3.3 濕式氣體流量計 容量5L。

3.1.3.4 量筒 20mL 500mL 各一只。

3.1.3.5 刻度吸管（吸量管）10mL 。

3.1.3.6 容量瓶 1000mL。

3.1.3.7 聚乙烯或聚氯乙烯軟管，用于輸送含臭氧的氣體。不可使用橡膠管。

3.1.4 實(shí)驗程序及方法：量取20mL的碘化鉀溶液(3.1.2.1)，倒入500mL的吸收瓶中，再加入350mL蒸餾水，待臭氧發(fā)生器運行穩定后于臭氧化氣體出口處取樣，先通入吸收瓶(3.1.3.1)對臭氧進(jìn)行吸收后再通過(guò)濕式氣體流量計(3.1.3.3)對氣體計量，氣體通過(guò)量為2000mL（時(shí)間控制在4min左右），停止取樣后立即加入5mL(1+5)硫酸溶液(3.1.2.2)(使pH值降至2.0以下)并搖勻，靜置5min。用0.1000mol/L的硫代硫酸鈉標準深液(3.1.2.3)滴定，待溶液呈淺黃色時(shí)加入淀粉溶液(3.1.2.4)幾滴(約1mL)，繼續小心迅速的滴定的顏色消失為止。記錄硫代硫酸鈉標準溶液用量。

3.1.5 臭氧濃度的計算

Co3=ANa×B×2400/V0(mg/L) (3)

式中：Co3——臭氧濃度，mg/L；

ANa——硫代硫酸鈉標準溶液用量，mL；

B ——硫代硫酸鈉標準溶液濃度，mol/L；

V0 ——臭氧化氣體取樣體積，mL；

臭氧濃度大于等于3mg/L時(shí)，此測試結果的精密度在±1%以?xún)取?/P>

3.2 臭氧產(chǎn)量

3.2.1 方法原理概要：臭氧濃度數值與進(jìn)入臭氧發(fā)生器總氣體量數值的乘積即為產(chǎn)量。

3.2.2 設備、儀器及對其要求

3.2.2.1 壓力表 1.5級

3.2.2.2 氣體轉子流量計 工業(yè)級

3.2.3 氣體流量的修正計算：流量計使用時(shí)被測氣體的溫度、壓力，往往與流量計分度標定時(shí)有所不同。因此，使用時(shí)讀數的流量顯示值，常常不是流經(jīng)流量計氣體的真實(shí)反映，必須予以修正。其公式如下：

QN=(PsTN/PNTs)1/2·Qs(m3/h或L/h) (4)

式中：QN——標準狀態(tài)下，氣體實(shí)際流量，m3/h或L/h；

Qs——測量（試驗）狀態(tài)下，氣體在儀表中的顯示流量，m3/h或L/h；

Ps——測量（試驗）狀態(tài)下，氣體的壓力，Pa；

TN——儀表標定時(shí)的絕對溫度，(273.15+20)K；

Ts——測量（試驗）狀態(tài)下，氣體的溫度K；

PN——儀表標定狀態(tài)時(shí)的絕對壓力（一個(gè)標準大氣壓1.01325×105Pa）。

3.2.4 臭氧產(chǎn)量的計算

Do3=Co3·QN(g或mg) (5)

式中 Do3——臭氧產(chǎn)量，g或mg。

3.3 電耗

3.3.1 方法原理概要：臭氧發(fā)生器實(shí)測消耗電功率與單位臭氧產(chǎn)量之比為電耗。

3.3.2 設備、儀器及對其要求。

3.3.2.1 電壓表（伏特表）0.5級。

3.3.2.2 電流表（安培表）0.5級。

3.3.2.3 功率表（瓦特表）0.5級。

3.3.2.4 靜電高電壓表1.5級。

3.3.2.5 電度表2.0級。

3.3.3 電耗計算：以功率表（瓦特表）(3.3.2.3)測得數值或電度表(3.3.2.5)單位時(shí)間內記錄累積數值與單位時(shí)間內臭氧產(chǎn)量之比即為電耗，公式如下：
P=W/Do3(W·h/g·O3或kW·h/kg·O3) (6)或 P=AH/Do3(W·h/g·O3或kW·h/kg·O3) (7)

式中 P——臭氧單位電耗，W·h/g·O3或kW·h/kg·O3；

W——電功率，W或kW；

AH——電度表單位時(shí)間時(shí)內累積數值，kW·h。

附錄A 硫代硫酸鈉標準溶液的標定（補充件）

本附錄列出兩種對硫代硫酸鈉標準溶液的標定方法，在硫代硫酸鈉標準溶液的標定中，等同使用。

A1 方法一

A1.1 試劑

A1.1.1 碘化鉀（KI），分析純。

A1.1.2 C(1/6K2Cr2O7)=0.1000mol/L重鉻酸鉀標準溶液：使用分析天平準確稱(chēng)取于105～110oC烘干2h，并在硅膠干燥器中冷卻30min以上的重鉻酸鉀4.9032g，定溶于1000mL容量瓶中搖勻。

A1.2 試驗儀器、設備及對其要求

A1.2.1 碘量瓶 250mL；

A1.2.2 稱(chēng)液管 10.00mL；

A1.3 方法、步驟：稱(chēng)取1g碘化鉀(A1.1.1)置于250mL碘量瓶(A1.2.1)內，并加入100mL蒸餾水，用移液管(A1.2.2)移入10.00mL，0.1000mol/L重鉻酸鉀標準溶液(A1.1.2)，加入5mL(1+5)硫酸溶液(3.1.2.2)，靜置5min。用待標定的硫代硫酸鈉標準溶液(3.1.2.3)滴定，待溶液變成淡黃色后，加入約1mL淀粉溶液(3.1.2.4)，繼續滴定至恰使藍色消退為止，記錄用量。硫代硫酸鈉標準溶液的濃度為：

N1=N2V/V1(mol/L)(A1)

式中 N1——硫代硫酸鈉標準溶液濃度，mol/L；

N2——重鉻酸鉀標準溶液濃度，0.1000mol/L；

V1——硫代硫酸鈉溶液消耗量，mL；

V2——取用重鉻酸鉀標準溶液的體積，mL；

A2 方法二

A2.1 試劑

A2.1.1 碘酸鉀(KIO3)。

A2.1.2 乙酸(CH3COOH)。

A2.2 方法、步驟：使用分析天平準確稱(chēng)取0.15g在105～110oC烘干1h，并置于硅膠干燥器中冷卻30min以上的碘酸鉀(A2.1.1)2份，分別放入250mL碘量瓶中(A1.2.1)，每瓶各加入100mL蒸餾水，使碘酸鉀溶解，再各加入3g碘化鉀(A1.1.1)及10mL乙酸(A2.1.2)，搖勻，在暗處靜置5min，用待標定的硫代硫酸鈉溶液(3.1.2.3)滴定，待溶液變成淡黃色后，加入約1mL淀粉溶液(3.1.2.4)，繼續滴定至恰使藍色消退為止，記錄用量。硫代硫酸鈉標準溶液濃度為：

B=W/ V×214.00/6000=W/ V×0.03567 (mol/L) (A2)

式中 B——硫代硫酸鈉標準溶液的濃度，mol/L；

W——碘酸鉀的重量，g；

V——硫代硫酸鈉標準溶液消耗量，mL。

兩平行樣品的結果相差不得大于2%。

附錄B 測量的質(zhì)量（參考件）

本附錄是對測量質(zhì)量問(wèn)題的說(shuō)明。

B1 化學(xué)分析

B1.1 一般規則：本標準關(guān)于化學(xué)分析的一般規則（名詞、術(shù)語(yǔ)、玻璃儀器的選用及洗滌等）參照GB5750《生活飲用水標準檢驗法》“第一篇總則，1一般規則”的有關(guān)內容。

B1.2 溶液質(zhì)量：除試劑的質(zhì)量影響外，其他影響溶液質(zhì)量的因素及避象和預防方法按有關(guān)規定執行。

注：可參看《水和廢水監測分析》（第三版）“六 化學(xué)試劑與試液的配制（五）試液的質(zhì)量”的有關(guān)內容。

B1.3 溶液表示法

B1.3.1 濃度：本標準中，濃度均指量濃度（摩爾濃度）其表示如下：

C(B)=a mol/L

式中 C——濃度符號；

(B)——物質(zhì)基本單元；

a ——濃度數值；

mol/L——單位。

B1.3.2 (a+b)溶液：按一定體積的比例混合的溶液“a”代表溶質(zhì)體積，“b”代表溶劑體積。

B1.3.3 溶液(a%)：習慣稱(chēng)重量百分比濃度，在化學(xué)分析中常指溶質(zhì)a的質(zhì)量（重量）與溶液體積之比(m/V)，是一種不準確的表示法，本標準在括號中列“a%”只是習慣用法的標記。本標準采用的表示方法是：此溶液1.00mL含a克某物質(zhì)，a指某物質(zhì)質(zhì)量（重量）數。

B2 儀器、儀表

B2.1 天平、電工儀表、流量和壓力儀表應定期檢定、校正。

B2.2 電工儀表的檢定和校正應按國家有關(guān)規定及規程進(jìn)行，檢定和校正應在國家授權的電工儀表檢定和校正單位進(jìn)行，并對已檢定和校正的儀表出具證明。

B2.3 流量和壓力儀表應按國家有關(guān)規定及規程檢定和校正。

B2.4 玻璃量器容量的檢定應按國家有關(guān)規定和規程進(jìn)行，可參看《水和廢水監測分析法》（第三版）“五量器的容量檢定”。

B3 測量結果的表示方法和數據處理

B3.1 測量結果的表示方法和數據處理參照GB5750“第一篇總則，3水質(zhì)檢驗結果的表示方法和數據處理”的有關(guān)內容。

附加說(shuō)明

本標準建設部標準定額研究所提出。

本標準由中華人民共和國建設部城鎮水處理器材設備標準技術(shù)歸口單位中國市政工程華北設計院歸口管理。

本標準由清華大學(xué)環(huán)境工程系（主編單位）、清華大學(xué)設備儀器廠(chǎng)、北京玉淵潭環(huán)保設備廠(chǎng)、江蘇泰興環(huán)保設備廠(chǎng)負責起草。

本標準主要起草人：劉力群。

本標準委托清華大學(xué)環(huán)境工程系負責解釋。