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排放管道中氨氣之檢測方法-靛酚法

中華民國94年11月30日環署檢字第0940097070號公告
自公告日起實施
NIEA A408.71A

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一、方法概要

  氣體試樣中之氨氣經吸收液吸收後,加入酚-亞硝醯鐵氰化鈉溶液{ Phenolsodiumnitroprusside ,C6H5OH-Na2[Fe(CN)5NO].2H2O}及次氯酸鈉溶液,使其與銨根反應生成靛酚藍( Indophenolblue )於波長 640 nm 比色,定量氨氣濃度。

二、適用範圍

  本方法適用於採氣量為 20 L ,而排放管道中濃度在 1 ppm 以上之氨氣檢測。

三、干擾

  下列物質在所述濃度下會造成分析干擾

(一)硫化氫:排氣中濃度超過氨濃度者。  

(二)胺類及二氧化硫:排氣中濃度在氨濃度之 10 倍以上。

(三)二氧化氮:排氣中濃度在氨濃度之 100 倍以上。

四、設備

(一)氣體試樣吸收瓶及採樣裝置:如 圖 一 。所示。

(二)氨氣置換裝置:如 圖 二 。所示。

(三)分光光度計:波長可設定於 640 nm 。

(四)天平:可精秤至 0.1 mg 。

五、試劑

(一)試劑水:本法所用之試劑水均為去氨蒸餾水。

(二)吸收液 A (硼酸溶液 0.5 %, w/v ):秤取 5g 硼 酸(H3BO3)溶於 1000 mL 試劑水中。

(三)吸收液 B (過氧化氫溶液, 3 %):量取 30 % 過氧化氫溶液 50 mL ,溶於試劑水,並稀釋至500 mL 。存入褐色瓶中,並於暗處冷藏。

(四)氫氧化鈉溶液 50 %, w/v :秤取 50g 氫氧化鈉溶於試劑水中,並稀釋至 100 mL (使用時配製)。

(五)酚-亞硝醯鐵氰化鈉溶液:秤取 5 g 酚(Phenol )與 25 mg 亞硝醯鐵氰化鈉( Na2[Fe(CN)5NO].2H2O)溶於 500 mL 試劑水中。此溶液貯於褐色瓶,並存放於冷暗處,貯存期限為一個月。

(六)澱粉指示液:秤取 0.4g 可溶性澱粉,加入少量試劑水調成均勻糊狀,將此糊狀物小心倒入 200 mL 沸水中,繼續煮沸至澄清,冷卻後置於有蓋之玻璃瓶。

(七)0.05N 硫代硫酸鈉溶液:秤取 13g 硫代硫酸鈉 5 水合物及 0.2g 無水碳酸鈉溶於試劑水中,並秤釋至 1L ,放置一天後再行標定。 標定: 將碘酸鉀在 120 ∼ 140℃ 乾燥 2 小時,置於乾燥器中放冷後,秤取 0.3567g ,以試劑水溶解,移至 200 mL 之量瓶,加試劑水稀釋至標線。取其 20 mL 栘至附栓錐形瓶( 300 mL ),加2 g 碘化鉀及 5 mL 硫酸( 1 + 5 ),立即加栓緩慢搖動混合,於黑暗處放置 5 分鐘後,加試劑水 100 mL,以此硫代硫酸鈉溶液滴定所游離之碘。溶液之黃色變淡後,加澱粉溶液 1 mL 作為指示劑,繼續滴定至碘澱粉之藍色消失為止。另以同一條件進行空白試驗修正此硫代硫酸鈉溶液消耗量,然後依下式算出其對 0.05N 之濃度係數。

0.05N 硫代硫酸鈉溶液之濃度係數公式

式中 f : 0.05N 硫代硫酸鈉溶液之濃度係數
a :碘酸鉀秤取量( g )
b :碘酸鉀純度(%)
X : 0.05N 硫代硫酸鈉溶液滴定消耗量( mL )
0.001783 : 0.05N 硫代硫酸鈉溶液 1 mL 之碘酸鉀相當量( g )

(八)次氯酸鈉溶液( Sodiumhypochloritesolution ):取次氯酸鈉水溶液( NaOCl 有效氯含量 3 ∼ 10 %) 60/NmL ( N =有效氯%)、磷酸氫二鈉( Na2HPo4) 35.8g 及氫氧化鈉 10g 溶於試劑水中,並稀釋至 1L 。此溶液須於使用時配製之,並需每次標定有效氯含量。標走方法為取 V mL (通常是 10 mL )的次氯酸鈉溶液,置於 200 mL 之定量瓶,加試劑水稀釋至標線,再取 10 mL 的上述溶液至 300 mL 的有栓錐形瓶中,加試劑水使之接近 100 mL ,加 1 ∼ 2 g 碘化鉀和 6 mL 醋酸( 1 + 1 ),立刻加蓋振搖充分混合  後,於黑暗處靜置 5 分鐘,再以 0.05N 硫代硫酸鈉溶液滴定,當溶液顏色褪為極淡的黃色時,加 2 mL 澱粉指示劑,並繼續滴定至澱粉的藍色消失。另外,取 vmL 試劑水做空白試驗並依相同方法測出滴定值。

有效氯含量(%) 公式

式中 N :有效氯含量(%)
a :滴定所耗用 0.05N 硫代硫酸鈉溶液之體積( mL )
f : 0.05N 硫代硫酸鈉溶液之濃度係數
v :次氯酸鈉溶液之體積( mL )
0.001773 :與 0.05N 硫代硫酸鈉溶液相當之氯的重量( g )

(九)氨儲備溶液:精確秤取經 130℃ 烘乾後之硫酸銨 0.295g 溶於試劑水,並稀釋至 1000 mL 。( 註 )

註:硫酸銨可以經 105℃ 烘乾後之氯化銨 0.239g 代替之。

(十)氨標準溶液:精取氨儲備溶液 5.0 mL 置於 500 mL 量瓶,使用吸收液 A 稀釋至標線。此標準溶液 1 mL 之當量等於 0.001 mL NH 3 ( 0℃,760 mmHg )

六、採樣與保存

(一)採集試樣氣體

1.連結氣體採集裝置,如 圖 一 所示。

2.採集管及導管宜使用不受排氣中之氨及共存成分侵蝕之材料,如玻璃管、不袗管、石英管、鐵氟龍管等。

3.為防止排氣中之塵埃混入,須於採樣管之適當位置裝配過濾材料(如玻璃綿)。

4.若有水分可能凝縮於配管內,採樣管至吸收瓶間之管路均須加熱至 120℃ 以上。

5.加熱部分之配管連結,須使用磨砂玻璃接頭或矽質橡膠管。

6.在通氣洗瓶(如 圖 一 中的 N ),各裝入 50 mL 過氧化氫水溶液( 1 + 9 )。

7.酸性化合物,例如 HCl 、 SOx 、 NOx 等會影響採樣後之測定結果,故需進行氨之分離(如 圖 二 ),視酸氣有無進行下列採樣步驟:

(1)無酸性排氣

a.準備 2 個吸收瓶,各裝入 50 mL 吸收液 A 。

b.連接採氣裝置如 圖 一 。

c.將三通活栓轉至旁路( bypass ),並調整抽氣流率為 1 ∼ 2L /min 。

d.採樣開始前,進行測漏後才準備開始採氣。

e.手握三通活栓,眼觀流量計,於打開活栓的同時讀取流量計之數值,並記錄之。

f.記錄大氣壓力、氣體溫度及流量計錶壓。

g.採集量視排氣中含氨濃度適當增減。

h.採樣結束後關掉三通活栓,並同時讀取流量計之數值,記錄之。

(2)酸性排氣

a.準備 2 個吸收瓶,各裝入 50 mL 吸收液 B 。

b.依六、(一)、 7. 、( 1 )、 a. ∼ h. 步驟操作。

(二)樣品保存

採氣後之吸收液移置 PE 瓶,以吸收液 A 或 B 洗吸收瓶洗液併入 PE 瓶,冷藏在 5℃ 以下, 儘速送回實驗室分析。

七、步驟

(一)分析用檢液之配製

1.無酸性排氣干擾時將 PE 瓶內吸收液栘置 250 mL 量瓶,以吸收液 A 清洗 PE 瓶,洗液併入量瓶,最後定量至標線,此即分析用檢液。

2.有酸性排氣干擾時

(1)組裝如 圖 二 吸收液中氨之分離裝置。

(2)將 PE 瓶內吸收液移置如 圖 二 之 B 瓶。

(3)通入空氣利用除氨洗瓶,如 圖 二 之 A 瓶,抽氣流率約 2L /min 去除空氣中氨氣,同時利用三通活栓加入 8NNaOH 溶液 5 mL,以調整 圖 二 B 瓶中 pH至 13 以上,使氨試樣氣體吸收至硼酸溶液中(如 圖 二 C 瓶),轉換時間約 150 分鐘。

(4)採集試樣後之吸收瓶(如 圖 二 C 瓶),將其內容液栘至 250 mL 量瓶內,以吸收液 A 洗淨吸收瓶,洗液一併移入量瓶,又以吸收液 A 稀釋至標線,此即分析用檢液。

(二)檢量線之製作

1.分別精取 2.0 、 4.0 、 6.0 、 8.0 、及 10.0 mL 氨標準溶液置於附栓試管中,並以吸收液 A 定量至 10.0 mL。

2.分別加入 5 mL 酣一亞硝醯鐵氰化鈉溶液,充分振搖後,分別加入 5 mL 次氯酸鈉溶液,栓緊,小心地倒轉混合均勻。

3.保溫在 25 ∼ 30℃ 下,放置 60 分鐘。

4.量取吸收液 10.0 mL,依七、(二)、 2. ∼ 3. 之步驟操作後即為對照液,於 640nm 測定吸光度,繪製氨之標準檢量線。

(三)分析操作步驟

1.分取分析用檢液適當體積,置於有栓試管中。

2.依七、(二)、 2. ∼ 3. 之步驟操作,讀取波長 640 nm 時之吸光度,由檢量線求出氨氣之含量。

(四)空白試驗

精取 10.0 mL 吸收液,依七、(二) 2. ∼ 3. 之步驟作空白試驗。

八、結果處理

  依下式可計算出標準狀況時( 0℃ , 760 mmHg ) 試樣氣體中氨之濃度。

計算標準狀況時( 0℃ , 760 mmHg ) 試樣氣體中氨之濃度公式

C :氨之濃度( ppm )
C' :氨之濃度( mg/Nm3)
A :由檢量線求得之氨含量( mL )
V :檢液分取量( mL )
X :氣體採樣量( L )
Pa:大氣壓( mmHg )
Pm:氣體流量計所顯示之錶壓( mmHg )
Pv:氣體溫度 t℃ 時之飽和水蒸氣壓( mmHg )
t :氣體流量計所顯示氣體之溫度( ℃ )

九、品質管制

(一)PH 值對氨回收率有影響,故如 圖 二 B 瓶之 PH應維持在 13 以上。

(二)檢量線:檢量線之相關係數應大於或等於0.995 。

(三)空白分析:每 10 個或每一批次之樣品至少執行一個樣品空白分析,空白分析值應小於方法偵測極限之二倍。

(四)查核樣品分析:每 10 個或每一批次之樣品至少執行一個查核樣品分析,並求其回收率。回收率應涵括於 85 ∼ 115 %範圍內。

十、精密度及準確度

  某單一實驗室以本方法進行精密度與準確度之測定,所得結果如下表所示(僅供參考):

精密度及準確度之測定結果表

* ︰此樣品濃度單位為 ppm 資料來源︰環保署檢驗所八十一年氨檢測能力養成計畫報告。

十一、參考資料

(一)日本規格協定, 1983 , JISK0099 ,排氣中氨之分析方法。

(二)工業技術研究院化學工業研究所, 1993 ,固定污染源空氣污染物標準檢驗方法之研究及建議(一), EPA-81-E3S 1-09-01 。

(三)1982,中華民國國家標準 CNS9186K9099, 排氣中氨之檢驗法。

 

圖一煙道排氣中氫氣之採樣裝置

圖二吸收液中氰氨之分離裝置