TWI636006B - 二氧化氯氣體之捕集方法、濃度測定方法、及捕集劑 - Google Patents

二氧化氯氣體之捕集方法、濃度測定方法、及捕集劑 Download PDF

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Abstract

本發明係提供一種包含使用含有鹼性物質與碘化物之水溶液，且使該水溶液與含有二氧化氯氣體之空氣接觸的步驟之二氧化氯氣體之捕集方法。

Description

二氧化氯氣體之捕集方法、濃度測定方法、及捕集劑
本發明係有關在空氣中以低濃度含有的二氧化氯氣體之捕集方法、濃度測定方法、及捕集劑。
二氧化氯氣體係一種強力氧化劑，例如被使用於室內空氣環境中分解惡臭成分予以消臭，且同時去除‧殺菌浮游於室內而導致空氣感染之病毒或細菌等。
為測定空氣中之二氧化氯氣體濃度之習知方法，例如利用氧化還原反應之電解式感應器的方法，或使用碘溶液之氣體吸收法(例如參照非專利文獻1)。
[習知技術文獻] [非專利文獻]
[非專利文獻1]國立醫藥品食品衛生研究所 安全情報部、2007國際化學物質簡潔評估文書No.37二氧化氯(氣體)、3.1作業環境之空氣監控、第8頁
二氧化氯氣體係不安定的物質，容易分解，且於使用電解式感應器之方法(以下簡稱為感應法)中極為不易使用作為標準氣體。因此，該感應法幾乎完全使用氯氣代替二氧化氯氣體作為標準氣體，惟使用氯氣作為標準氣體時，由於無法直接測定而必須進行換算，其換算係數受到pH值等影響變化為0.5~2.5，或因產生氯氣之條件等而變化，會有容易產生測定誤差的問題。
另外，使用碘溶液之習知吸收法，如下述之化學反應式(1)及(2)所示，藉由使二氧化氯氣體與碘溶液中之碘化物反應，使碘游離且藉由碘滴定法或比色法等分析該碘，測定作為二氧化氯氣體之濃度。
於酸性條件下二氧化氯與碘化物(碘化鉀)之反應
2ClO2+10KI+8HCl→5I2+10KCl+4H2O．．(1)
於中性條件下二氧化氯與碘化物(碘化鉀)之反應
2ClO2+2KI→I2+2KClO2．．．．．．．．．．．．．(2)
然而，例如於室內空氣中使用的二氧化氯氣體，大多數設定為極低的濃度。例如，其濃度高時大約為10ppm，而低時為10ppb以下。
習知之氣體吸收法，惟於碘溶液中吸收低濃度之二氧化氯氣體時，大多數必須耗費長時間，其間所生成的碘較碘化鉀更為安定化，在平衡狀態下存在游離狀態之碘，且由於該游離狀態之碘氣化而逃出空氣中，為產生負值之測 定誤差的原因。
此外，如下述之化學反應式(3)所示，由於存在於空氣中之臭氧(O3)與碘化物(例如以碘化鉀)反應生成碘，該臭氧之存在係產生正值之測定誤差的原因。而且，通常存在於大氣中之臭氧(O3)約為10ppb~30ppb。
O3+2KI+H2O→I2+2KOH+O2．．．．．．．．．．．(3)
本發明之目的，係可正確地測定空氣中以低濃度所含的二氧化氯氣體之濃度，並可可利用於例如校正高感度的二氧化氯氣體濃度之連續測定器等。
本發明之二氧化氯氣體之捕集方法的第1特徵構成，係包含使用含有鹼性物質與碘化物之水溶液，使該水溶液與含有二氧化氯氣體之空氣接觸的步驟。
[作用及效果]
本構成之水溶液，由於含有鹼性物質，故呈現鹼性。
於含有碘化物之鹼性水溶液中吸收二氧化氯氣體時，如下述之化學反應式(4)~(6)所示，二氧化氯氣體與碘化物反應，生成安定的碘酸鹽及/或亞碘酸鹽(鹼性水溶液中存在極安定的碘酸離子及/或亞碘酸離子)。
2ClO2+2KI+2KOH→KIO2+KIO3+2KCl+H2O．．(4)
6ClO2+5KI+6KOH→5KIO3+6KCl+3H2O．．．．(5)
4ClO2+5KI+4KOH→5KIO2+4KCl+2H2O．．．．(6)
換言之，藉由本構成，即使生成碘，該碘直接形成安定的碘酸鹽及/或亞碘酸鹽。因此，即使含有低濃度之二氧化氯氣體的空氣與水溶液長時間接觸，亦不會有碘氣化而喪失的問題。
而且，例如在水溶液中吸收有存在於空氣中之臭氧(O3)時，由於該臭氧藉由水溶液中之鹼性物質分解而得，特別是在大氣中一般存在約10ppb~30ppb之臭氧時，藉由臭氧與碘化物反應，幾乎可完全防止碘之生成。
藉由上述，使用本構成之二氧化氯氣體之捕集方法時，由於可同時防止因碘氣化而產生測定誤差與因臭氧而產生測定誤差，故可正確地測定含有低濃度之二氧化氯氣體的空氣。
第2特徵構成，係前述空氣中所含的二氧化氯氣體之濃度為0.0002ppm~5ppm。
[作用及效果]
藉由本構成，由於二氧化氯氣體離子化而吸收捕集，即使長時間吸引，於其間仍不會有碘散放於空氣中，故可正確地測定於空氣中以0.0002ppm~5ppm之極低濃度所含的二氧化氯氣體之濃度。
第3特徵構成，係前述水溶液中之鹼性物質的濃度為0.01N以上。
[作用及效果]
水溶液中之鹼性物質濃度未達0.01N時，由於為使所吸收的二氧化氯氣體與碘化物反應而使碘變得容易游離，且同時因離子化(上述二氧化氯氣體與碘化物反應而生成安定的碘酸鹽及/或亞碘酸鹽)所需的時間變長，故會有測定誤差變大的問題。然而，鹼性物質濃度為0.01N以上時，由於所吸收的二氧化氯氣體幾乎完全迅速地與碘化物反應而離子化，故可確實地防止測定誤差產生。
第4特徵構成，係前述水溶液中之碘化物的濃度為0.2g/L以上。
[作用及效果]
藉由將水溶液中之碘化物的濃度設定為0.2g/L以上，由於可使所吸收的二氧化氯氣體更確實地與碘化物反應，故可更為確實地防止測定誤差產生。
本發明之二氧化氯氣體濃度測定之特徵構成，係使用如上述第1至第4特徵構成中任一項記載之二氧化氯氣體之捕集方法的二氧化氯氣體濃度之測定方法，包含藉由離子色層分析法測定與前述含有二氧化氯氣體之空氣接觸的水溶液中之碘酸鹽及/或亞碘酸鹽的濃度之步驟。
[作用及效果]
藉由本構成，由於水溶液中之碘酸鹽及/或亞碘酸鹽之濃度可藉由使用離子色層分析法予以濃縮而直接測定，可以更高精度正確地測定空氣中低濃度所含的二氧化氯氣 體之濃度。
本發明之二氧化氯氣體濃度測定方法之特徵構成，係使用如上述第1至第4特徵構成中任一項記載之二氧化氯氣體之捕集方法的二氧化氯氣體之濃度測定方法，包含使與前述含有二氧化氯氣體之空氣接觸的水溶液為酸性且使碘游離的步驟，及藉由比色法或碘滴定法測定前述碘之濃度的步驟。
[作用及效果]
藉由本構成，係藉由使水溶液為酸性，如下述之化學反應式(7)及(8)所示，可直接使碘自水溶液中之碘酸鹽及/或亞碘酸鹽游離。因此，對該水溶液而言，可藉由使用習知的比色法或碘滴定法測定碘濃度，藉此可更為簡單地求取空氣中以低濃度所含的二氧化氯氣體之濃度。
2KIO2+4H2SO4+6KI→4I2+4K2SO4+4H2O．．．．(7)
KIO3+3H2SO4+5KI→3I2+3K2SO4+3H2O．．．．．(8)
本發明之二氧化氯氣體捕集劑之特徵構成，其係含有鹼性物質與碘化物之水溶液。
[作用及效果]
本構成之水溶液，由於含有鹼性物質，故呈現鹼性。
在含有碘化物之鹼性水溶液中吸收二氧化氯氣體時，如上述之化學反應式(4)~(6)所示，二氧化氯氣體與 碘化物反應，生成安定的碘酸鹽及/或亞碘酸鹽(在鹼性水溶液中存在極安定的碘酸離子及/或亞碘酸離子)。
換言之，於本構成之水溶液中，即使生成碘，該碘直接形成安定的碘酸鹽及/或亞碘酸鹽。因此，即使在水溶液中長時間與含有低濃度的二氧化氯氣體之空氣接觸，仍不會有碘氣化而喪失的問題。
而且，例如在水溶液中吸收有存在於空氣中之臭氧(O3)時，由於該臭氧被水溶液中之鹼性物質分解，特別是大氣中通常存在有約10ppb~30ppb之臭氧，藉由臭氧與碘化物反應，幾乎可完全防止碘生成。
藉由上述，本構成之二氧化氯氣體捕集劑，幾乎完全沒有伴隨因碘之氣化損失、或因臭氧而生成碘，可確實地捕集空氣中以低濃度所含的二氧化氯氣體。
[為實施發明之形態] [實施形態]
於下述中，說明本發明之實施形態。
(二氧化氯氣體捕集劑)
本發明之二氧化氯氣體捕集劑，係含有鹼性物質與碘化物之水溶液。
可使用的鹼性物質，例如氫氧化鋰、氫氧化鉀、氫氧化鈉等，惟不受此等所限制。此外，水溶液中之鹼性物質的濃度，較佳者為0.01N以上、更佳者為0.1N~2N。
可使用的碘化物，例如碘化鉀、碘化鈉等，惟不受此等所限制。此外，水溶液中之碘化物的濃度，較佳者為0.2g/L以上、更佳者為2g/L~50g/L。
(二氧化氯氣體捕集方法)
本發明之二氧化氯氣體捕集方法，包含對含有鹼性物質與碘化物之上述二氧化氯氣體捕集劑而言，與含有二氧化氯氣體之空氣接觸的步驟。
接觸方法例如使用習知的空氣幫浦吸引空氣，且將所吸引的空氣供應給上述二氧化氯氣體捕捉劑予以氣泡的方法。例如以碘滴定法測定二氧化氯氣體濃度時，亦可於具有50m3以上之容積的室內空間中，以0.1L/分鐘~1.0L/分鐘之吸引速度，進行2小時~200小時之吸引‧氣泡化處理。
本發明之二氧化氯氣體捕集方法，可測定有關含有0.0002ppm~5ppm之極低濃度的二氧化氯氣體之空氣，當然，亦可適用於含有更高濃度之二氧化氯氣體的空氣。
(二氧化氯氣體濃度測定方法) (1)離子色層分析法
使用上述之二氧化氯氣體捕集劑及二氧化氯氣體捕集方法所捕集的二氧化氯氣體，於鹼性水溶液之二氧化氯氣體捕集劑中，存在為極安定的碘酸離子及/或亞碘酸離子。因此，藉由使用習知的離子色層分析法直接測定此等 之離子濃度，可測定空氣中之二氧化氯氣體的濃度。而且，離子色層分析法與碘滴定法相比時，由於檢測感度高，故可以使用碘滴定法時之約1/10量的空氣吸引量進行測定。
(2)比色法
使用上述之二氧化氯氣體捕集劑及二氧化氯氣體捕集方法所捕集的二氧化氯氣體，於鹼性水溶液之二氧化氯氣體捕集劑中，以極安定的碘酸離子及/或亞碘酸離子存在。
對該二氧化氯氣體捕集劑而言，例如加入1N~18N之硫酸等形成酸性時，如上述之化學反應式(7)及(8)所示，碘直接游離。
因此，可藉由使用澱粉水溶液或DPD試藥等之發色試藥與比色計之習知比色法測定碘濃度，藉此可更為簡單地求得空氣中以低濃度所含的二氧化氯氣體之濃度。此外，比色法與碘滴定法相比時，由於檢測感度較高，可以使用碘滴定法時之約1/2量的空氣吸引量進行測定。
(3)碘滴定法
使用上述二氧化氯氣體捕集劑及二氧化氯氣體捕集方法所捕集的二氧化氯氣體，於鹼性水溶液之二氧化氯氣體捕集劑中以極安定的碘酸離子及/或亞碘酸離子存在。
對該二氧化氯氣體捕集劑而言，例如加入1N~18N 之硫酸等形成酸性時，如上述之化學反應式(7)及(8)所示，碘直接游離。
因此，可藉由以硫代硫酸鈉標準液(海波液)滴定之習知碘滴定法測定碘濃度，藉此可更為簡單地求得空氣中以低濃度所含的二氧化氯氣體之濃度。
於下述中，以本發明之實施例更詳細地說明本發明。惟本發明不受此等實施例所限制。
[實施例] (實施例1)
使用電解式二氧化氯氣體產生裝置「LISPASS S」(大幸藥品股份有限公司製)，使二氧化氯氣體連續運轉產生氣體流量：300mL/min、產生量：5mg/hr。
藉由以耐腐蝕性空氣幫浦、50mL/min取出部分產生的氣體，並以3L/min之稀釋空氣予以稀釋，再以耐腐蝕性空氣幫浦、50mL/min取出該稀釋氣體，以2.5L/min之稀釋空氣稀釋，連續產生大約30ppb之含有二氧化氯氣體之空氣。
使用碘化鉀：50g/L、氫氧化鉀：50g/L之水溶液作為二氧化氯氣體捕集劑，於30mL容量之空氣採集器中注入20mL之上述捕集劑。
使注入的空氣採集器予以2條直列連接，以 500mL/min之吸引速度吸引上述二氧化氯氣體30小時。
各將第1塔及第2塔之空氣採集器內的捕集劑置入燒杯中，加入2N硫酸形成硫酸酸性，以0.01moL/L之硫代硫酸鈉標準液滴定。滴定數係第1塔：0.55mL，第2塔：0.00mL。硫代硫酸鈉標準液之因子為1.005予以計算時，第1塔為29.6ppb(接近理論值為31.9ppb)，第2塔為0ppb。
(實施例2)
自實施例1所使用的二氧化氯氣體產生裝置產生的二氧化氯氣體(流速：2.55L/min、濃度：約30ppb)中，以2.5L/min混合自臭氧產生器(DYLEC股份有限公司製ModeL1410、空氣清淨機：ModeL1400、監控器：ModeL1150)產生的臭氧濃度：50ppb之空氣，與實施例1相同地進行測定。
計算供應氣體之二氧化氯氣體濃度與臭氧濃度時，二氧化氯氣體為2.55/(2.55+2.5)×29.6=14.9ppb，臭氧為2.5/(2.55+2.5)×50=24.8ppb。
滴定數係第1塔：0.30mL，第2塔：0.00mL。硫代硫酸鈉標準液之因子為1.005予以計算時，第1塔為16.1ppb，第2塔為0ppb。
(實施例3)
與實施例1相同地，連續產生大約30ppb之含有二氧 化氯氣體之空氣。使用碘化鉀：10g/L、氫氧化鉀：2g/L之水溶液作為吸收液，將20mL之上述吸收液注入30mL容量之空氣採集器中。
將2條注入的空氣採集器直列連接，並以500mL/min之吸引速度吸引上述二氧化氯氣體30小時。各將空氣採集器之吸收液的第1塔及第2塔置於燒杯中，加入2N硫酸形成硫酸酸性，並以0.01moL/L之硫代硫酸鈉標準液滴定。
滴定數係第1塔：0.53mL，第2塔：0.00mL。標準液之因子為1.005予以計算時，第1塔為28.5ppb，第2塔為0ppb。
(實施例4)
與實施例2相同地，以2.5L/min混合臭氧濃度50ppb之空氣，與實施例2相同地進行測定。
供應氣體濃度係二氧化氯氣體：14.9ppb，臭氧：24.8ppb。吸收液係使用碘化鉀：10g/L、氫氧化鉀2g/L之水溶液，並將20mL之上述吸收液注入30mL容量之空氣採集器中。
將2條注入的空氣採集器直列連接，並以500mL/min之吸引速度吸引上述二氧化氯氣體30小時。各將空氣採集器之吸收液的第1塔及第2塔置於燒杯中，加入2N硫酸形成硫酸酸性，並以0.01moL/L之硫代硫酸鈉標準液滴定。
滴定數係第1塔：0.28mL，第2塔：0.00mL。標準液之因子為1.005予以計算時，第1塔為14.1ppb，第2塔為0ppb。
(比較例1(習知法))
與實施例1相同地，連續產生大約30ppb之含有二氧化氯氣體之空氣。使用碘化鉀：10g/L之水溶液作為吸收液，將20mL之上述吸收液注入30mL容量之空氣採集器中。
將2條注入的空氣採集器直列連接，並以500mL/min之吸引速度吸引上述二氧化氯氣體30小時。各將空氣採集器之吸收液的第1塔及第2塔置於燒杯中，加入2N硫酸形成硫酸酸性，並以0.01moL/L之硫代硫酸鈉標準液滴定。
滴定數係第1塔：0.42mL，第2塔：0.07mL。標準液之因子為1.005予以計算時，第1塔為22.6ppb，第2塔為3.8ppb。與實施例3相比時，二氧化氯氣體之吸收捕集變得不充分，第1塔之測定值係負值之誤差變大。
(比較例2(習知法、中性條件下))
與實施例1相同地，連續產生含有大約30ppb之二氧化氯氣體的空氣。於作為吸收液之碘化鉀：10g/L的水溶液中加入磷酸二氫鉀、及磷酸氫二鉀緩衝液，將pH值調整為7~8，並將20mL之上述吸收液注入30mL容量之空氣 採集器中。
將2條注入的空氣採集器直列連接，並以500mL/min之吸引速度吸引上述二氧化氯氣體30小時。各將空氣採集器之吸收液的第1塔及第2塔置於燒杯中，加入2N硫酸形成硫酸酸性，並以0.01moL/L之硫代硫酸鈉標準液滴定。
滴定數係第1塔：0.43mL，第2塔：0.06mL。標準液之因子為1.005予以計算時，第1塔為23.1ppb，第2塔為3.2ppb。與實施例3相比時，二氧化氯氣體之吸收捕集變得不充分，第1塔之測定值係負值之誤差變大。
(比較例3(習知法))
以與實施例2相同的方法供應由二氧化氯氣體：14.9ppb、臭氧：24.8ppb所成的氣體，並使用碘化鉀：10g/L之水溶液作為吸收液，將20mL之上述吸收液注入30mL容量之空氣採集器中。
滴定數係第1塔：0.34mL，第2塔：0.04mL。標準液之因子為1.005予以計算時，第1塔為18.3ppb，第2塔為2.2ppb。與實施例4相比時，由於受到臭氧的影響，第1塔之測定值係正值之誤差變大。
[產業上之利用價值]
藉由本發明，由於可正確地測定在室內空氣中以低濃度含有的二氧化氯氣體之濃度，適合利用於例如評估‧確 認在室內放出二氧化氯氣體以分解惡臭成分之消臭劑，或去除‧殺菌浮游於室內之病毒或細菌的藥劑等之性能，或校正高感度的二氧化氯氣體濃度之連續測定器等。

Claims (6)

  1. 一種二氧化氯氣體之捕集方法，其係包含使用含有強鹼性物質與碘化物之鹼性之水溶液，使該水溶液與含有二氧化氯氣體之空氣接觸的步驟，前述水溶液中之強鹼性物質的濃度為0.01N以上。
  2. 如請求項1之二氧化氯氣體之捕集方法，其中前述空氣中所含的二氧化氯氣體之濃度為0.0002ppm~5ppm。
  3. 如請求項1或2之二氧化氯氣體之捕集方法，其中前述水溶液中之碘化物的濃度為0.2g/L以上。
  4. 一種二氧化氯氣體之濃度測定方法，其係使用如請求項1至3中任一項之二氧化氯氣體之捕集方法的二氧化氯氣體之濃度測定方法，包含藉由離子色層分析法測定與前述含有二氧化氯氣體之空氣接觸的水溶液中之碘酸鹽及/或亞碘酸鹽的濃度之步驟。
  5. 一種二氧化氯氣體之濃度測定方法，其係使用如請求項1至3中任一項之二氧化氯氣體之捕集方法的二氧化氯氣體之濃度測定方法，包含使與前述含有二氧化氯氣體之空氣接觸的水溶液為酸性且使碘游離的步驟，及藉由比色法或碘滴定法測定前述碘之濃度的步驟。
  6. 一種二氧化氯氣體捕集劑，其係含有強鹼性物質與碘化物之鹼性之水溶液，前述水溶液中之強鹼性物質的濃度為0.01N以上。
TW103103213A 2013-02-05 2014-01-28 二氧化氯氣體之捕集方法、濃度測定方法、及捕集劑 TWI636006B (zh)

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