Métodos e critérios de detecção de concentração do gerador de ozônio

Norma: GB 28232-2011 Norma de segurança e higiene do gerador de ozônio CJT3028.2-1994

A relação da concentração de ozônio no uso do ozônio com o efeito da desinfecção e sterilização é um indicador importante da desinfecção do gerador de ozônio. Hoje em dia, muitas empresas são controladas por seus próprios sentimentos, o que é muito pouco científico. Portanto, todos devem seguir estritamente os padrões nacionais ao usar o gerador de ozônio. Usar instrumentos para detectar a concentração de ozônio, fazer o número em mente. Se você não conhece os padrões de concentração de desinfecção de ozônio, você pode consultar uma instituição profissional ou fazer seus próprios testes para obter os resultados do teste. Os métodos de detecção de concentração de ozônio agora populares podem ser divididos em três métodos físicos, métodos físicos e químicos e métodos de detecção química podem ser usados como referência.

Método físico: Método físico para analisar o ozônio agora popular no zui superior é o método de absorção de raios ultravioletas. É a propriedade de absorção de características ultravioletas de 254 nm do ozono, de acordo com a lei de Beer-Lambert (Beer-Lambert), o instrumento de análise fabricado, sempre que a piscina de absorção de comprimento adequado for selecionada, a concentração de 0,002 mg/m3 a 5% (vol) de ozono pode ser detectada. Sua forma linear é muito boa em 4 a 5 graus de quantidade. Esta lei foi adotada na China como método padrão para medir o ozônio no ar ambiente (GB1 / T1154348).

O método de absorção ultravioleta pode ser aplicado não apenas para detectar a concentração de ozônio no gás, mas também para detectar a concentração de ozônio dissolvido na água.

Os instrumentos de absorção de raios ultravioletas estão disponíveis nos Estados Unidos, no país, na Suíça e no Japão. Em 1985, a fábrica de instrumentos analíticos de Pequim introduziu o analisador de ozônio absorvente ultravioleta ML-8810 da empresa MONITORLABS dos Estados Unidos para a detecção ambiental e, desde 1992, expandiu gradualmente o alcance para 100ppm e 1000ppm. Em 1999, o Instituto de Pesquisa de Tecnologia Experimental de Autocontrole de Superenergia de Pequim desenvolveu o analisador de ozônio absorvente ultravioleta da série ZX-01, cuja medição varia de 0 a 10 ppm (para testes ambientais), 0 a 100 ppm, 0 a 1000 ppm, 0 a 10.000 ppm a 0 a 25.000 ppm.
Princípio da absorção de raios ultravioletas: a radiação absorvida por um determinado gás ou líquido é controlada pela lei de Lambert Beer:
I=Ioe–klc
Fórmula: Io - intensidade do feixe de luz entrante;
I - intensidade do raio de luz após a penetração da amostra (gás ou líquido);
l - comprimento da luz que passa pela amostra;
c) Concentração de substâncias absorvidas na amostra;
k - O coeficiente de absorção da substância absorvente em relação ao comprimento de onda da luz.
Essa detecção requer a compreensão do valor k da substância em comprimentos de onda conhecidos.
Detecção de ozônio: o ozônio absorve a zona ultravioleta de onda curta (200-300nm) da banda ultravioleta de Hartley, com grande absorção zui a 253,7nm (Figura 1). Neste comprimento de onda, os valores do coeficiente de absorção variam de 303,9 a 313,2 cm-1 · mol-1 · L (273K e 760mmHg), e os pesquisadores confirmaram que o valor é de 302,4 cm-1 · mol-1 · L.
Braun-Luber: O princípio de funcionamento do analisador Braun-Luber (Hamburgo, Alemanha) é mostrado na Figura 2. A radiação da lâmpada de mercúrio através do foco do espectroscópio forma um feixe paralelo através da placa de medição irradiada para o receptor de luz, parte da luz irradiada é refreita pelo espectroscópio para outro receptor de luz para a detecção de referência, a intensidade da luz é ajustada com uma barra de luz variável para o mesmo nível. Dois receptores de luz ligados ao circuito ponte, a luz absorvida pela placa de medição causa o desequilíbrio do circuito ponte, um servomotor para restaurar o equilíbrio, seu escopo de ação de correção corresponde à absorção de luz. O instrumento inclui compensação automática de ponto zero. Ao medir o ozônio no ar, o gás inerte é introduzido no recipiente através de uma válvula eletromagnética e, ao detectar o ozônio na água, a solução padrão é injetada no recipiente.

Método físico-químico: espectrofotomia de disulfato de sódio de índigo (IDS)
Seu princípio é que o gás contendo ozônio passa por uma solução de IDS de cor calada em um tubo de absorção com placas de vidro porosas, a solução gerada é medida com um espectrômetro a 610 nm e a concentração de ozônio é calculada. Este método é mais complexo e é usado para detectar a concentração de ozônio no ambiente ou como um instrumento de referência para calibrar métodos físicos (baixas concentrações).
O método IDS também foi definido como padrão nacional para medir a concentração de ozônio no ambiente (GB/T15437).
Metodologia de luminosidade química
O método é a utilização de excesso de etileno (ou NO) e ozônio para a luminosidade química, com o uso de tubos fotoelétricos multiplicadores para receber a luminosidade forte para calcular a concentração de ozônio. Esta abordagem foi popular nos anos 1970 e 1980 e foi classificada como um dos métodos padrão de teste ambiental pelo ERP dos EUA. Agora foi substituído pela lei ultravioleta.

Métodos de detecção de ozônio em água
Para medir a concentração de ozônio dissolvido na água, além do método de quantificação de iodo e absorção de raios ultravioletas, nos últimos anos, um método eletroquímico chamado de "eletrodo de membrana" foi amplamente adotado, que consiste em uma sonda e um microprocessador com uma membrana semipermeável substituível que penetra no ozônio. A parte sensível da sonda é colocada na água do ozônio durante a medição, adicionando uma tensão de polarização fixa entre os ánodos catódicos, o ozônio dissolvido chega à superfície do ánodo através da membrana semipermeável e é reduzido, gerando uma corrente de difusão proporcional à concentração de ozônio, o tamanho da corrente de difusão pode ser representado como segue:
I = KC
I - Corrente de difusão (A); K - constante; Concentração de C-O3 (mg/L)
No exterior, após a pesquisa de vários materiais de membrana semipermeável, materiais de eletrodos, eletrólitos e potenciais de tensão adicionais, os eletrodos de membrana de uma tensão estável de corrente elétrica são bem lineares e reprodutíveis. O método de eletrodo de membrana é resistente à interferência, de alta sensibilidade e de grande alcance, e pode ser usado para análise e controle on-line. Há uma tendência cada vez mais ampla para o uso de eletrodos de membrana para analisar a concentração de ozônio na água. A ATI dos EUA, a Rosemount e a ROS da Suíça possuem analisadores de ozono com eletrodos de membrana.
Unidades de concentração de ozônio
Nos últimos anos, a indústria do ozônio da China desenvolveu-se rapidamente, com uma grande variedade de produtos, e alguns produtos expressam a concentração de unidades de uso confuso, facilmente mal compreendido.
Concentração de ozônio em gases
Um é o número de massa do ozônio contido na unidade de volume, as unidades comuns são mg / L, mg / m3, μg / m3 concentração de massa abreviada, sua relação é: 1mg / L = 103mg / m3 = 106μg / m3
Todos os padrões do país usam concentrações de qualidade.
Outro tipo usa ppm ou ppb como unidade de concentração, chamada concentração de volume. A unidade de ppm (partes por milhão) refere-se ao volume de ozônio em um milhão de volumes de gás, a concentração de volume usada nos Estados Unidos, Japão e outros países. 1ppm=103ppb
No entanto, o significado de ppb (partspermillion) não é claro. Nos Estados Unidos e na França, "bilhão" significa bilhão (109), e ppb significa um bilhão (10-9); Enquanto no Reino Unido e na Alemanha, "bilhão" é um trilhão (1012), ppb significa um trilhão (10-12). Portanto, é uma expressão facilmente confusa. A Associação de Química Pura e Aplicada tomou a decisão de "não ser adotada" em julho de 1971.
No nosso país, o ppb geralmente se refere a 10-9.
Porcentagem de volume (vol%) e pphm também são úteis para representar a concentração de volume.
1% (vol) = 104ppm = 106pphm = 107ppb
As duas unidades podem ser convertidas com a seguinte fórmula:
x(ppm) = 40x/3x. A (mg/m3) 或 A = 3x/40x? X
A – concentração de ozônio em mg/m3
X - concentração de ozônio em ppm
M - Quantidade molar do gás (ozônio 48)
22.4 - Volume molar de gás em NPT (estado padrão, 273K, 101,3KPa, ou seja, 0 ° C, 760mmHg)
Por exemplo, o teor de ozônio na atmosfera é de 1 ppm, expresso em mg/m3.
A = 40x/3x? X = 40x/3x = 2,14 (mg/m3).
O estado padrão nos Estados Unidos, Japão e no sistema de teste refere-se a 298 K (25 ° C) e 101,3 kPa (760 mHg) quando o volume do gás é de 24,45 L / mol.
1 ppm = 1,963 mg/m3.
Há também uma percentagem em peso para indicar a concentração de ozônio. Geralmente expresso em % (wt), o significado de % (wt) é: massa do ozônio / massa do gás que contém ozônio x 100%.
Assim, no estado padrão
1ppm = 2,14 mg / m3 = 1,66 × 10-4% (em peso)
1% (peso) (no ar) = 12.93g / m3 = 6042ppm
1% (em peso) (oxigênio) = 14.3g / m3 = 6682ppm
A densidade do ar é de 1293 g/m3 e a densidade do oxigênio de 1430 g/m3.
Concentração de ozônio em gases
As unidades de ozono dissolvido em água são mg/l, g/m3 e ppm (peso).
mg/L - significa massa do ozônio (mg) / volume de água contendo ozônio (m3)
g/m3 é a massa do ozônio (mg) / volume de água contendo ozônio (m3)
ppm é a massa do ozônio/massa da água que contém ozônio x 106
1mf / l = 1g / m3 = 1ppm
A detecção de ozônio deve ser tomada em consideração: o material do tubo de amostragem deve ser escolhido com materiais resistentes à oxidação, como vidro, tetrafluoroetileno, poli-difluoroetileno; Os materiais de aço inoxidável também são usados ​​o mínimo possível para reduzir a perda de ozônio nos tubos de amostragem. O tubo de amostragem deve ser o mais curto possível, e a medição de baixas concentrações geralmente não deve exceder 2m. Do tubo de amostragem ao instrumento de detecção, não vaze gás, caso contrário, o valor de medição é baixo. Ao detectar baixas concentrações (como a detecção do ambiente) de ozônio, o novo tubo de tetrafluoroetileno também deve ser totalmente "ozonizado", isto é, estabilizar a parede interna do tubo de amostragem por meio de gás que contém altas concentrações de ozônio. A empresa japonesa Haraha acredita que levará mais de 20 minutos para a estabilidade, enquanto a empresa americana Monet exige algumas horas. Os tubos de amostragem devem ser regularmente limpos e secados. Os tubos de amostragem não limpos podem fazer com que muitos analisadores de ozônio sejam calibrados regularmente para garantir a confiabilidade dos dados de medição.

Método de teste químico: iodo
O método de quantidade de iodo é o método comumente usado para medir o ozônio, China e muitos países usam este método como método padrão para medir o ozônio gasoso, o Ministério da Construção da China emitiu o padrão CJ / T3028.2-94 "Medição da concentração, produção e consumo de eletricidade do gerador de ozônio". Seu princípio é que o forte oxidante ozônio (O3) reage com a solução aquática de iodeto de potássio (KI) para gerar iodo livre (I2). O ozônio é transformado em oxigênio. A reação é:
O3 + 2KI + H2O → O2 + I2 + 2KOH
O iodo livre é colorido de amarelo claro a vermelho escuro, de acordo com a concentração na água de baixo a alto.
Utilizando a titração líquida padrão de sulfato de sódio (NaS2O3), o iodo livre é transformado em (NaI), com o ponto final da reação * decoloração. A reação é:
I2 + 2Na2S2O3 →2 NaI + NaS4O6
As duas fórmulas estabelecem a relação quantitativa entre a reação de O3 e o consumo de NaS2O3 de 1molO3: 2molNaS2O3, e a concentração de ozônio de CO2 é calculada como:
CO3 = 40x3x1000/1000 (mg/L)
Forma:
CO3 - concentração de ozônio, mg/L；
ANa - dose líquida padrão de sulfato de sódio, ml；
B - concentração líquida padrão de sulfato de sódio, mol/L；
V0 – volume de amostragem de gás ozonado, ml。
Os procedimentos e métodos operacionais são baseados nas normas CJ/T3028.2-94.
É fácil determinar a concentração do gerador padrão. O volume de gás ozonado é contado com o medidor de fluxo, a concentração de NaS2O3 é geralmente formulada para 0,100 mol / L, a precisão da medição pode chegar a ± 1%.
Para medir a concentração de ozônio no ar, a quantificação é aplicada no amostrador de gás. Para garantir a precisão da medição, o NaS2O3 é combinado com 0,10 mol / L.
A concentração de ozônio solúvel em água também pode ser calculada com esta fórmula, mas V0 representa a quantidade de água, tomando 1000 ml. A concentração de NaS2O3 é de 0,10 mol/L.
A vantagem da medição de iodo é a visualização de cores intuitiva. Não é necessário um instrumento valioso. A desvantagem é que é vulnerável à interferência de seus oxidantes, como NO, CI2 e outras substâncias, e o efeito de outras substâncias oxidantes deve ser reduzido em testes importantes.

Comparação cromática: A comparação cromática é um método para determinar a concentração de ozônio com base no grau de reação de coloração ou descoloração do ozônio com diferentes reagentes químicos. Comparação de cores e fotometria de amostra artificial por meio de comparação de cores. Este método é usado principalmente para detectar a concentração de ozônio dissolvido em água.
Detecção doméstica de concentração de solução de ozônio em água engarrafada com iodeto de potássio, metamina vizinha e outros líquidos de comparação. Seu método é comparado com o tubo de coloração da amostra de detecção para determinar o valor de solubilidade de ozônio da amostra (0,05 a 0,08 mg / L) e, se necessário, usar um espectrofotômetro para a detecção.
No exterior, este método é usado para fazer instrumentos, preparação de ferramentas padrão e medicamentos para uso como amostragem no local, muito conveniente. Por exemplo, a placa de DPD (dihexal-parafenilamina) da empresa HACH dos Estados Unidos e da companhia Haraha do Japão varia de 0,05 a 2 mg / L. Microcrométero da empresa HACH dos Estados Unidos, com a reação de descoloração do corante índigo. Em comparação de comprimento de onda de 600 nm, a concentração de 0,05 a 0,75 nm / L é mostrada com precisão de ± 0,01 nm / L. Menos interferência por outros oxidantes. Tubo de detecção: O reagente variável de oxidação de ozônio é mergulhado no veículo, encapsulado como um reagente dentro de um tubo de vidro de diâmetro interno padrão para fazer um tubo de detecção, cortando as duas extremidades do tubo de detecção, colocando o bombeador na extremidade de saída do tubo de detecção para absorver a quantidade de gás de ozônio, a concentração de ozônio é proporcional ao comprimento da decoloração da coluna do reagente dentro do tubo de detecção, e lê o valor da concentração através do valor da escala.
A Alemanha, o Japão e a China produzem tubos de detecção de ozônio, a gama de concentração é dividida em três tipos: alto (1000ppm), médio (10ppm), baixo (3ppm), para detectar a concentração de ozônio no ar, adequado para aplicações de campo, fácil de usar, mas com baixa precisão (± 15%).