行業新聞

                臭氧濃度測定的重要性及注意事項


                轉中國臭氧企業網     
                 
                     
                    臭氧在食品領域的應用正不斷拓展,然其濃度的控制及管理卻相當滯后。在供水及半導體領域,設置臭氧濃度計已成共識,對臭氧發生濃度,未反應(排出)濃度,溶存濃度,滲漏監視等進行測定與管理。臭氧的應用領域雖不同,但對以上各臭氧濃度的測定目的大致是相同的。       
                    臭氧發生濃度的測定十分必要,因臬氧發生器之性能很大程度上受空氣源的露點、冷卻水溫度\放電面之老化(因濺射與硝酸的腐蝕)等影響。而未反應的臭氧說明需供給比實際所需量多的臭氧量,從而使能源浪費及材質老化,故保持適當濃度很重要。
                    溶存臭氧濃度的測定主要是供臭氧水的濃度管理以及通過對器具等的洗凈**后未反應溶存臭氧的管理,達到確保臭氧水效果之目的(污染負荷有變化時)。
                    滲漏監視對確保安全是*重要的,但在食品領域似乎還未受到重視,與其它氧化性化學物質相比,臭氧分解異常迅速,使用中必須進行濃度管理,HACCP實施也須保留濃度的紀錄。
                    為此本文對使用臭氧濃度計(*普及的紫外線吸收法圖1)時的注意事項及實際測定事例予以介紹。   
                1.臭氧濃度計的選擇   
                1-1對象與目的
                    對臭氧氣體而言有發生器出口濃度、未反應濃度、環境濃度\滲漏監視。對溶存臭氧則以臭氧水生成濃度和未反應(殘留)溶存濃度為測定對象。各種管理濃度有各自的目的要求,必須設定合適的濃度值。不同的測定對象,臭氧濃度計所必須具備的要求也是大相徑庭。
                1-2測定范圍與單位
                    測定范圍決定了臭氧濃度計的機種。必須明確欲測定的一般濃度值,*大值及*小值。
                如所取的*大值,*小值拉得太開,則一臺濃度計便無法覆蓋。
                    濃度的表示單位也有幾種,應預先理解單PG-620H·M(氣用PL-620(溶存田位的含義。食品行業中經常使用的臭氧氣體濃    1紫外線吸收式臭氧濃度計    度單位為ppmgm30溶存濃度單位mg/L(也稱ppm,但與氣體濃度單位的ppm不同)。表1,已所示各單位的含義。
                1-3測定精度   
                    精度一般是指對所使用的濃度范圍下要求多少的正確度及精密度,并隨測定原理、方式、機種及生產廠商而異。另外也須事先了解保持其精度的必要事項及條件(濾器,校正等)。
                1-4取樣流量
                    為保證精度的*小流量和流量變動,各測定計都有規定。由于臭氧自行分解較快,如流速一慢,便會在儀器中較長滯留,從而使測定值降低(特別是1ppm以下)。

                單位

                 
                含 義
                Volppm
                臭氧所占容積(cm3)儈有臭氧的氣體之容積(m3)(容積比)
                mg/L
                臭氧質量(mg)儈有臭氧的氣體之容積(1)(與g/m3同值)
                g/m3
                臭氧質量(g)儈有臭氧的氣體之容積(m3)
                mol/m3
                臭氧之摩爾數(mol)/含有臭氧的氣體之容積(m3)
                vol%
                臭氧所占容積冶有臭氧的氣體之容積×100(%)
                wt%
                臭氧質量冶有臭氧的氣體的質量×100(%)
                Pa
                壓力單位(帕斯卡)濃度以分壓表示時的單位分壓=全壓×摩爾分率

                 

                    (1)NTP即標準狀態(273K,101.3kPa).通常氣體容積由標準狀態下所表示。標準狀態下的各值即表示為g/Nm3,mgLNTP等。
                    (2)ppm,%其容積比,質量比可能混淆時,則可表示為volppm,wt%等。
                    1[gNm'3=467[volppm] (NTP)   
                    1[mg/L]=1[gm3)=208×10-2[molm3]   
                    1[vol%]=10000[vol ppm]
                    1[ppb=0001[ppm)
                    1(pphm)=001(ppm)=1013[mpa)(NTP)
                水中的表示單位

                單位

                 
                含義
                mg/L
                臭氧質量(mg)冶有臭氧溶液之容積(1)(gm3同值)
                g/m3
                臭氧質量(9)冶有臭氧溶液之容積(m3)
                Mol/m3
                臭氧摩爾數(mol)/含有臭氧溶液之容積(m3)
                wtppm
                臭氧質量/含有臭氧溶液之質量×106
                 
                1[mg/L]=1[g/m3]=2.08×10-2[mol/m3]
                1[mg/L]=1[wtppm]

                 

                1-5樣氣、樣水的溫度   
                    一定容積下臭氧氣體的分子數隨溫度而變化,故需進行溫度修正。水溫變化不大,但在高溫下分解加快,水溫降低則會在儀器內凝水,故均需注意。
                1-6樣氣、樣水的壓力   
                    當臭氧氣體壓力與大氣壓不同時需進行壓力補償。如儀器無自動壓力補償機能,則在壓力變化時,測定值也會變化,故要了解該儀器的使用壓力范圍。臭氧情況對測定值無影響,但極易發生密封損壞和接頭處滲漏,故須從廠商處了解其耐壓情況。
                1-7塵埃及雜質之影響
                從測定部要求必須去除塵埃等污物,另外也要了解其它雜質對測定值的正負影響。即使測定原理相同,不同廠商的產品其影響的水平也不一樣o
                14濃度計的性能及表示用語
                    3為表示其性能用語之含義 
                1-9輸出、輸入信號及其種類
                    輸入、輸出信號有多種,輸出信號有測定值的模擬信號(電壓`電流),數字信號(RS232C),濃度報警,濃度計異常等,輸入則有外部控制輸入等,購買時要預先明確需要的信號與種類。
                濃度計的性能表示用語

                重要性

                 
                零氣和樣氣交替3次進入計測器,其指示值的偏差
                零點漂移
                24小時連續測定,測定開始及24小時以后用零氣測定時儀器指示的變動器
                量程漂移
                24小時連續測定,測定開始及24小時以后用零氣及滿程濃度氣測定時,儀器指示除去零點漂移時的變動率
                線性誤差(指示誤差)
                零點及滿程校正后,中間量程附近濃度的校正氣進行測定,所得的指示誤差
                響應時間
                零點及滿程校正后,通入滿程濃度氣,此時到儀器顯示90%滿程濃度時的響應時間
                啟動時間
                接通電源后到獲得零點及量程漂移所要求之性能的時間

                 

                1-10設置環境條件
                    一般分析儀其計測器的環境條件大致相同。但不同廠商的產品,其所適應的要求不同,特別半導體行業必須取得SEMIS2-0200重要規格要求。歐洲也有CE標記的規定,故一定要選用經各種試驗合格的產品。
                2.臭氧測定方法   
                    4為主要的測定方法及原理,各種測定方法形成相應的產品。臭氧氣體測定主要是紫外線吸收法,溶存臭氧則以紫外線吸收法(含氣相)和隔膜極譜法為主,各有所長,應按使用要求選用。   
                3.取樣時的注意點
                    臭氧自行分解快,并具強氧化力,故必須注意取樣時間,取樣配管及濾器材質。
                3-1低濃度臭氧氣體
                    測定lppm濃度以下臭氧時,取樣距離盡可能短。材質如氟樹脂或玻璃,則剛用初始臭氧分解會較快,應須充分熟化。新的氟樹脂配管(內徑6mm~4mm),臭氧05ppm濃度15Lmin時其減少率約需20分鐘才達穩定(1),圖2為臭氧在氟樹脂濾器上的穩定時間。   
                取樣點如靠近墻壁或地面時,濃度會降低。取樣管較長時,為防止管內變臟,在端部要裝過濾器。
                臭氧濃度的測定方法
                 

                3-2,高濃度臭氧氣體
                    一般采用氟樹脂及不銹鋼的耐臭氧材質,也需注意密封材質。樣氣水份多時必須除濕,以防在濃度計內結露。測定臭氧發生器產生的臭氧時,零氣為不含臭氧之干燥空氣或氧氣。放電式臭氧發生器的原料空氣水份較多時,氮氧化物生成增多,與水反應成硝酸會影響臭氧濃度計。
                3-3溶存臭氧   
                    溶存態臭氧自行分解比氣態快,至受水質飛水溫勺振動,與外氣接觸面積等因素影響較大。圖3表示臭氧溶存的自來水與離子交換水在水溫11'(224'C時隨時間的衰減情況,離子交換水比自來水受水溫影響更大。
                從圖4可見,如對外氣隔絕,臭氧不向外發散,外氣也不進入,則臭氧衰減便就慢。另外,溶存臭氧濃度高,則衰減率也高(5)
                樣氣在配管中的衰減也受配管材質與滯留時間所左右,圖6為臭氧溶解于自來水的情況,如有臭氧易與有機物等反應生成的物質,則受滯留時間影響極大。
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 

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