臭氧濃度三種測(cè)定方法
臭氧已經(jīng)應(yīng)用100多年，臭氧檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了化學(xué)法、光學(xué)法、電化學(xué)法，熱化學(xué)法等，研制推廣了多種檢測(cè)儀器和裝置。根據(jù)濃度范圍、要求精度與應(yīng)用領(lǐng)域，選擇不同的測(cè)定方法。常用方法與儀器、裝置介紹如下。
（一）、化學(xué)法
1、碘量法
碘量法是一種氧化還原滴定法，以碘作為氧化劑，或以碘化物（如碘化鉀）作為還原劑進(jìn)行滴定的方法，用于測(cè)定物質(zhì)含量。極微量的碘與多羥基化合物淀粉相遇，也能立即形成深藍(lán)色的配合物，這一性質(zhì)在碘量法中得到應(yīng)用。
碘量法分為直接碘量法和間接碘量法，其中間接碘量法有分為剩余碘量法和置換碘量法。
碘量法可用于測(cè)定水中游離氯、總氯、溶解氧，氣體中硫化氫，食品中維C、葡萄糖等物質(zhì)的含量。因此碘量法是環(huán)境、食品、醫(yī)藥、冶金、化工等領(lǐng)域 很為常用的監(jiān)測(cè)方法之一。
碘量法是 很常用的臭氧測(cè)定方法，我國(guó)和許多國(guó)家均把此方法作為測(cè)定氣體臭氧的標(biāo)準(zhǔn)方法。我國(guó)建設(shè)部發(fā)布的《臭氧發(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測(cè)量》標(biāo)準(zhǔn)CJ/T3028.2-94中及規(guī)定是用碘量法。
其原理為強(qiáng)氧化劑臭氧（O3）與碘化鉀（KI）水溶液反應(yīng)生成游離碘（I2）,臭氧同時(shí)還原為氧氣。
反應(yīng)式為：
O3+2KI+H2O →O2+I2+2KOH
游離碘顯色，依在水中濃度由低至高呈淺黃色至棕紅色。
利用硫代硫酸鈉（Na2S2O3）標(biāo)準(zhǔn)液滴定，游離I2變?yōu)榈饣c（NaI）,反應(yīng)終點(diǎn)為完全褪色止。
反應(yīng)式為：
I2+2Na2S2O3 →2NaI+Na2S4O6
二反應(yīng)式建立起O3反應(yīng)量與Na2S2O3消耗量的定量關(guān)系比為：1molO3:2molNa2S2O3
則其臭氧濃度Co3=ANa*B*24000/V0（mg/L）
式中Co3-臭氧濃度，mg/L；ANa-硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)也用量，mL；B-硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液濃度，mol/L；V0-臭氧化氣體取樣體積，mL。
操作程序及方法參照標(biāo)準(zhǔn)CJ/T3208.2-94。
測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)型發(fā)生器濃度很方便，臭氧化氣體積用流量計(jì)計(jì)數(shù)，Na2S2O3濃度一般配制為0.100mol/L，測(cè)定精度可達(dá)到 ±1%。
測(cè)定空氣中臭氧濃度時(shí)，應(yīng)用大氣采樣器抽氣定量。為保證測(cè)定精度Na2S2O3配為0.010mol/L。
測(cè)定水溶臭氧濃度亦可用此公式計(jì)算，只是V0代表采水量，取1000mL。Na2S2O3濃度為0.010mol/L。
碘量法優(yōu)點(diǎn)為顯色直觀，不需要貴重儀器。缺點(diǎn)是易受其它氧化劑如NO、Cl2等物質(zhì)干擾。在重要檢測(cè)時(shí)應(yīng)減除其它氧化物質(zhì)的影響。
碘量法的誤差來源,如何避免？
(1)碘量法的誤差來源主要有兩方面 ：
①I2易揮發(fā)；
②在酸性溶液中I-容易被空氣中的氧氧化。
(2)為減小誤差，應(yīng)采取的適當(dāng)措施如下 ：
①防止I2揮發(fā)的方法 ：
a. 加入過量的KI（一般比理論值大2～3倍），由于生成了I3-而減少了I2的揮發(fā)；
b. 反應(yīng)時(shí)溶液的溫度不能高，一般在室溫下進(jìn)行；
c. 滴定時(shí)不要?jiǎng)×覔u動(dòng)溶液， 很好使用帶塞的錐形瓶（碘瓶）。
②防止I-被O2氧化的方法
a. 溶液酸度不宜太高，因增加酸度，會(huì)增加I-氧化的速度。
b. Cu2+，NO2-等催化O2對(duì)I-的氧化應(yīng)設(shè)法消除其影響。日光有催化作用，應(yīng)避免陽光直接照射。
c. 析出I2后，不能讓溶液放置過久。
d. 滴定速度適當(dāng)快些。
影響因素
（1）適用 pH 2 ~ 9：淀粉指示劑在弱酸介質(zhì)中 很靈敏，pH>9時(shí)，I2易發(fā)生歧化反應(yīng)，生成IO、IO3， 而IO、IO3不與淀粉發(fā)生顯色反應(yīng)，當(dāng)pH<2時(shí)，淀粉易水解成糊精，糊精遇I2顯紅色，該顯色反應(yīng)可逆性差。
（2）使用直鏈淀粉：直鏈淀粉必須有碘一價(jià)負(fù)離子的存在，才能遇碘變藍(lán)色；支鏈淀粉遇碘顯紫色，且顏色變化不敏銳。
（3）50%乙醇存在時(shí)不變色：醇類的存在降低指示劑的靈敏度，在50%以上的乙醇中，淀粉甚至不與碘發(fā)生顯色反應(yīng)。
（4）隨著溫度的升高，淀粉指示劑變色的靈敏度降低。
（5）大量電解質(zhì)存在的情況下，也會(huì)使其靈敏度降低甚至失效。
（6） 淀粉指示劑 很好在用前配制，不宜久存，若在淀粉指示劑中加入少量碘化汞或氯化鋅，甘油、甲酰胺等防腐劑，可延長(zhǎng)貯存時(shí)間。配制時(shí)將淀粉混懸液煮至半透明，且加熱時(shí)間不宜過長(zhǎng)，并應(yīng)迅速冷卻至室溫。
2、比色法
是根據(jù)臭氧與不同的化學(xué)試劑的顯色或脫色反應(yīng)程度以確定臭氧濃度的方法。按比色手段分為人工色樣比色與光度計(jì)比色。此方法多用于檢測(cè)水溶解臭氧濃度。
國(guó)內(nèi)檢測(cè)瓶裝水臭氧溶解濃度有使用碘化鉀、鄰邦甲苯胺等比色液的，簡(jiǎn)單方式利用檢測(cè)樣品顯色液與標(biāo)準(zhǔn)色管比較，確定測(cè)樣臭氧溶解度值（0.05-0.8mg/L），精確些則利用分光光度計(jì)檢測(cè)吸收率。
國(guó)外利用此法作成儀器，配備標(biāo)準(zhǔn)工具與藥品作為現(xiàn)場(chǎng)抽樣使用，很方便。如美國(guó)HACH公司、日本荏原公司的DPD（二乙基對(duì)本二胺）比色盤，范圍為0.05-2.0mg/L。美國(guó)HACH公司微型比色儀，利用靛蘭染料脫色反應(yīng)，600nm波長(zhǎng)比色，0.05-0.75mg/L濃度數(shù)字顯示，精度±0.01mg/L。
比色法同樣受其它氧化劑干擾，靛蘭比色所受干擾較少。
3、檢測(cè)管
將臭氧氧化可變色試劑浸漬在載體上作為反應(yīng)劑封裝內(nèi)徑的玻璃管內(nèi)做成檢測(cè)管，使用時(shí)將檢測(cè)管兩端切斷，把抽氣器接到檢測(cè)管出氣端吸取定量臭氧氣體，臭氧濃度與檢測(cè)管內(nèi)反應(yīng)劑柱變色長(zhǎng)度成正比，通過刻度值讀取濃度值。
德國(guó)Drager公司、日本荏原公司及我國(guó)都生產(chǎn)臭氧檢測(cè)管，濃度范圍分為高（1000ppm）、中（10ppm）、低（3pmm）三種，檢測(cè)空氣臭氧濃度。使用簡(jiǎn)便，但精度低，為±15%，只適用于現(xiàn)場(chǎng)使用。
（二）紫外吸收法
原理為臭氧對(duì)波長(zhǎng) λ=254nm紫外光具有 很大吸收稀疏，在此波長(zhǎng)下紫外光通過臭氧層會(huì)產(chǎn)生衰減，符合蘭波特-比爾（Lambert--Beer）定律： I=Ioe-klc :Io-無臭氧存在時(shí)入射光強(qiáng)度；I-光束穿透臭氧后的光強(qiáng)度；L-臭氧樣品池光程長(zhǎng)度；C-臭氧濃度；K-臭氧對(duì)光波長(zhǎng)吸收系數(shù)。
根據(jù)該公式，在K、L值已知條件下，通過檢測(cè)I/Io值即可測(cè)出臭氧濃度C值來。
紫外吸收法已被美國(guó)等國(guó)家作為臭氧分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。
按應(yīng)用分為檢測(cè)空氣臭氧與檢測(cè)水溶臭氧兩種。均可連續(xù)在線檢測(cè)，數(shù)字顯示并可記錄打印。優(yōu)點(diǎn)為檢測(cè)精度高，穩(wěn)定性好，其它氧化劑干擾小。缺點(diǎn)為價(jià)格較高。
由于沿面放電型的充氣管與陶瓷片臭氧發(fā)生裝置產(chǎn)生氮氧化物含量較高，應(yīng)采用紫外法檢測(cè)其臭氧濃度。
臭氧紫外檢測(cè)（分析）儀作為現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品，具有完備的起提處理、光-電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計(jì)算、分析及記錄功能。有0-10ppm、0-100pmm兩種產(chǎn)品。美、日、德等國(guó)家都有多種規(guī)格紫外分析儀生產(chǎn)，檢測(cè)量 很高為20mg/L。
（三）電化學(xué)法
臭氧電化學(xué)法檢測(cè)儀器主要用于水溶臭氧濃度在線連續(xù)檢測(cè)控制，作為工藝控制裝置即便于調(diào)整臭氧化處理指標(biāo)處于 很佳值又可降低運(yùn)行費(fèi)用。
電化學(xué)法測(cè)定原理為水中臭氧在電化表面產(chǎn)生電化學(xué)還原作用：O3+H2O+2e- →O2+2(OH-)
電化回路中電流特性曲線與溶液中分子臭氧的濃度成正比。
較早應(yīng)用的是電位測(cè)量，即利用氧化還原（Redox）復(fù)合電極通過檢測(cè)水中氧化還原電位變化而對(duì)應(yīng)計(jì)算出溶解臭氧濃度。專用裝置內(nèi)部分析運(yùn)算處理直接數(shù)字顯示，如德國(guó)SIEMENS公司的OZWSO53P臭氧溶解測(cè)定控制儀；只使用Redox電極可先檢測(cè)水的電位，再通過曲線查出對(duì)應(yīng)的臭氧濃度。
很近國(guó)際廣泛應(yīng)用的“膜電極”溶解臭氧檢測(cè)儀，具有更好的臭氧選擇性與精度，具有0-20ppm的廣量程，是水處理部門在線檢測(cè)、控制較為理想的儀器，價(jià)格也比紫外臭氧分析儀便宜。
