硫化氢气体快速检测方法研究
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50 mm，管内径 4 mm 的玻璃管中管两端加上盖了 将其密封。保存于阴暗处待用。 1.2 检气管的校准
将检气管去掉密封后，吊于不同硫化氢气体标 准质量浓度的玻璃瓶中，在一定时间（T）内量出 检气管显色长度（L）以 L2 与（ρ•t）经回归后作标 准曲线或制成质量浓度标尺。
2 结果与讨论
2.1 变色长度与质量浓度及时间的关系 （1）利用分子扩散定律[2, 3]，硫化氢气体进入
Abstract: A passive detection tube for hydrogen sulfide is based on the gas molecular diffusion and chemical adsorption. The tube contains sponge is impregnated with special agent. When in contact with high concentration of hydrogen sulfide diffusing into the sponge tube, the tube material leads to a coloring reaction. And the square of coloring length of the tube proportional length of the tube is directly proportional to the product of the hydrogen sulfide concentration and sampling time. So hydrogen sulfide concentration can be monitored rapidly. Compared with the traditional sampling and analyzing, the passive detection tube is more simple and convenient to use. It is not affected with space around and no power. It is easy to use outdoors and for a large scope. The method has used actually and it is effective. Key words: hydrogen sulfide; passive; detection tube
检气管的量可以表示为：
− dM = −D • A • dρ
dt
dL
(ρ0=0)
式中：M 为进入管内的硫化氢量；A 为扩散面积；
D 为扩散系数；L 为显色长度；ρ 为环境中硫化氢
质量浓度；t 为暴露时间。
由于初始值都为 0，经积分可得
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ρ•t = M •L D• A
（1）
（2）检气管内变色部分的显色剂消耗量为：
250
（ρ• t ）/（h·mg·m-3）
200
150
100 50
0
10
20
30
L2/mm2
图 1 校正曲线
Fig. 1 Correct curve
2.2 载体的选择 将硅胶和海绵条分别做载体，装管使用，结果
装有海绵条的能够显色，并且显色长度良好，边界 清楚；而装有硅胶的无论在什么质量浓度下的 H2S 中都是显色长度很短，边界也时常出现不清的情 况，所以，本实验选取海绵条作载体。 2.3 装管方法的确定和选择
[4] 戴天有, 韩涛, 王琴惠. 硫化氢检测管的研制[J]. 干旱环境监测, 2001, 15(2): 70－73. DAI TIANYOU, HAN TAO, WANG QINHUI. Development of hydrogen sulfide detection tube[J]. Aridity Enviroment Determination, 2001, 15(2): 70－73.
二氧化硫气体产生正干扰。二氧化硫质量浓度 低于 57 mg·m-3 时，对检气管不产生干扰。当二氧 化硫质量浓度高于 57 mg·m-3 时，硫化氢实际读数 略有增高。二氧化硫单独存在时，检气管没有显色 反应[4]。 2.8 放置时间的影响
将检气管在密封的条件下，可保存 60 d 以上。
3 应用
分别抽取 20 mL 广州石油化工厂提供的硫化氢 气体样品（广州石油化工厂测定值是 1.51%，即气 体质量浓度是 895.3 mg·m-3）注入三个瓶中，扩散 1 小时，每个瓶子内都吊有检气管进行测定，查 L2-(ρ•t) 图得对应质量浓度（表 2）。
生态环境 2005, 14(3): 316-318 Ecology and Environment
http://www.jeesci.com E-mail: editor@jeesci.com
硫化氢气体快速检测方法研究
余 倩 1，李小如 2，黄新平 2，郭剑伟 1，陈远思 1，成青华 1，黄应敏 1
318
否需疏散人群，以确保人民的生命安全。一般情况 下，温度、湿度和风速等对测定无明显影响，且该 检气管有一定的抗干扰能力。在密封下检气管可保 存较长时间。
参考文献：
[1] 唐蒙, 涂振权, 吴敏初. 醋酸铅反应速率法检测天然气中的硫化氢 [J]. 石油与天然化工, 2001, 1: 41－44. TANG MENG,TU ZHENQUAN,WU MINCHU. Hydrogen sulfide detection by reaction velocity of lead acetate[J]. Petroleum and Nature Chemical Engineering, 2001, 1: 41－44.
散进入管内，在经过载体时，与载体上的显色剂发生反应，从而产生明显的颜色变化（浅黄色变成棕黑色）。检气管显色长
度的平方与硫化氢质量浓度及采样时间的乘积在 50~1 500 mg·m-3 范围内成线性关系，从而快速监测环境中硫化氢的时间加
权平均质量浓度。该检气管集采样与分析为一体，可快速测定硫化氢气体的质量浓度。与传统的采样分析方法比较，该检气
Study on rapid detection of hydrogen sulfide
YU Qian1, LI Xiao-ru2, HUANG Xin-pin2, GUO Jian-wei1, CHEN Si-yuan1, CHENG Qing-hua1, HUAN Yin-min1
1. Faculty of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510090, China; 2. Guangzhou Environmental Monitoring Center, Guangzhou 510000, China
1. 广东工业大学轻工化工学院，广东 广州 510090；2. 广州市环境监测中心站，广东 广州 510000
摘要：研究了快速监测硫化氢气体的新方法——硫化氢被动式检气管方法。该法是基于气体分子扩散（Fick）定律和化学吸
收原理，将检气管内的海棉载体涂渍上对硫化氢有特效的显色剂（缓冲液 G 和醋酸铅）。测定时，硫化氢通过检气管端口扩
选择：干法装管，红外灯（灯泡距离液面 8 cm） 烘 60 min，方法灵敏，边界清晰。
具体见表 1 所示。
表 1 装管方法的选择实验 Table 1 Tests for prepare tube
湿法装管
不烘干
干法装管 烘 30 min
红外灯(灯泡 烘 60 min
距离液面 8
cm)
烘 100 min
生态环境 第 14 卷第 3 期（2005 年 5 月）
[2] HILL R H. Passive Dosimetry Using Detector Tubes, Am. Ind. Hyg. Assoc J, 1980, 41: 721.
[3] 余倩, 周清海, 罗宗铭, 等. 新型甲醛被动式检气管的研制[J]. 城 市环境与城市生态, 1997, 10(3): 12. YU QIAN, ZHOU QINHAI, LUO ZONGMIN. Development of a detection tube for formaldehyde based on passive sampling[J]. Urban Environment and Urban Ecology, 1997, 10(3): 12.
选择硫化氢被动式检测管法，因为其结构简 单，携带及操作方便，分析快速，不受被测环境的 空间大小、有无电源等的影响；其次，这种检测方 法价格低廉，利于外出测定和大面积布点测定。这 方面国内少见报道。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂 5 mm×5 mm×70 mm 海绵条。 特效显色剂制成的浸渍液（缓冲液 G 和醋酸铅）。 检气管：将海绵条用浸渍液浸泡后，装填于长
（3）变色长度与浓度、时间的关系：
M=k•M′
（3）
结合以上（1）、（2）、（3）三式可得 D • ρ • t = k • K • L2
简化可得 K ′ • L2 = ρ 或 K ′ • L2 = ρ • t （K′为常数）， t
因而只要测出检气管在 t 时间内的显色长度 L，依 上述关系，可求得硫化氢气体的质量浓度。经多次 实验证明，检气管显色长度的平方与硫化氢质量浓 度及采样时间的乘积在 50～1 500 mg·m-3 范围内成 线性关系，如图 1 所示。
湿 半干 近干
过干
显色效果 差
明显 明显,灵敏
明显
边界 无
很不清晰 清晰
很不清晰
2.4 海绵条的浸泡时间的选择 将 5 支不同时间浸泡制成的检气管分别放入同
质量浓度的硫化氢中实验，发现浸泡 1～2 h 的效果 较好。
317
2.5 选择管径
选取内径分别为 5.0 mm, 4.5 mm, 4.0 mm, 3.5 mm 的玻璃管（长度均为 5 cm）装管，结果表明， 不同管径对显色效果影响很小。 2.6 温度、湿度和风速的影响
管结构简单，操作方便，不受被测环境的空间大小、有无电源等影响；携带方便，利于外出测定和大面积布点测定。经过应
用实验表明，该检气管具有较高的灵敏度，达到设计要求。
关键词：硫化氢；被动式；检气管
中图分类号：X132
文献标识码：A
文章编号：1672-2175（2005）03-0316-03
硫化氢气体是一种对人体健康十分有害的空 气污染物。井喷事故给人们留下了难以磨灭的伤 痛！空气中的 H2S 主要来源于工业如炼钢、炼焦、 炼铁、炼油中产生的气体的排放以及城市生活污水 的淤积和排放。如何准确而快速的测定出某一区域 的空气中的硫化氢质量浓度并采取有效的措施已 成为当务之急。
表 2 样品实验 Table 2 Sample tests
显色长度 L/mm 2.35 2.20 2.55 2.50 2.55 2.55
时间 t/h
0.071 1 0.068 3 0.075 3 0.070 0 0.077 5 0.075 6
L2/mm2
5.523 4.840 6.503 6.250 6.503 6.503
对硫化氢的测定有碘量法和亚甲基蓝法，还 有醋酸铅反应速率法、气相色谱法、检测管比长 法等。碘量法是经典的化学分析方法，采用不同 的取样量，可检测低至 1 mg·m-3（气体体积计量 的标准比条件为 101.325 kPa，20 ℃），高至 100% 的硫化氢。亚甲基蓝法适用范围较小，为 0～25 mg·m-3，此方法对硫化氢质量浓度较稳定的净化 天然气较为适合。气相色谱法主要是对检测器、 标准气和取样技术有较高的要求，火焰光度检测 器 FPD 主要用于 mg·m-3 数量级的硫化氢及其它硫 化物，热导检测器 TCD 可用于硫化氢体积分数约 大于 0.05%的样品[1]。这些测定方法，都有一个缺 点：就是使用设备价格高，体积庞大，需要能源， 很多时候不能实地进行测定，都需要先主动采样 后（即带动力如泵等的采样）再回实验室进行分 析，延长了分析时间，增大了分析的误差，尤其 对于稳定性不高的气体。
环境条件对气体扩散有一定的影响，在室内条 件下，温度为 16~35 ℃，相对湿度为 18%~80%， 实验表明，温度、湿度和风速对检气管的测量无明 显影响[3]。 2.7 干扰初步研究
显色剂长时间敞开在空气中会吸收二氧化碳 气体，生成固体粉末，阻碍硫化氢气体的扩散。初 步解决办法是检气管制成之后，尽快密封保存；并 且显色剂与硫化氢气体的显色反应速率远远大于 显色剂吸收二氧化碳气体的速率，所以二氧化碳气 体的干扰较小。
M′= K • A•L
（2）
式中：M′为变色部分显色剂消耗量；K 为单位体积 担体上显色剂量。
基金项目：广东省教育厅自然科学研究资助项目（203029） 作者简介：余 倩（1964－），女，副教授，研究方向为环境监测。E-mail: yuqgdut@126.com 收稿日期：2005-04-20
余 倩等：硫化氢气体快速检测方法研究
ρ/(mg·m-3)
798.5 758.6 848.6 886.6 824.5 845.2
相对误差/% －10.8 －15.3 －5.2 －1.0 －7.9 －5.6
变异系数/%（平均值）
5.4
4 结论
本文研制的检气管长度为 50 mm，内径为 4 mm，将特效显色剂（缓冲液 G 和醋酸铅）涂渍于 海绵条上，形成一显色体系。测定时，在 H2S 中检 气管两端同时显黑色，显色长度的平方（L2）与质 量浓度和时间的乘积（ρ•t）在 50~1 500 mg/m3 内呈 线性关系。此检测管的显色体系较稳定，成本低。 它适用于各种烧煤或耗汽油的工厂、车间中有毒气 体 H2S 的定性和定量的测定，而且可以大面积布点 测定，如石油井周围环境 H2S 含量的测定，确定是
将检气管去掉密封后，吊于不同硫化氢气体标 准质量浓度的玻璃瓶中，在一定时间（T）内量出 检气管显色长度（L）以 L2 与（ρ•t）经回归后作标 准曲线或制成质量浓度标尺。
2 结果与讨论
2.1 变色长度与质量浓度及时间的关系 （1）利用分子扩散定律[2, 3]，硫化氢气体进入
Abstract: A passive detection tube for hydrogen sulfide is based on the gas molecular diffusion and chemical adsorption. The tube contains sponge is impregnated with special agent. When in contact with high concentration of hydrogen sulfide diffusing into the sponge tube, the tube material leads to a coloring reaction. And the square of coloring length of the tube proportional length of the tube is directly proportional to the product of the hydrogen sulfide concentration and sampling time. So hydrogen sulfide concentration can be monitored rapidly. Compared with the traditional sampling and analyzing, the passive detection tube is more simple and convenient to use. It is not affected with space around and no power. It is easy to use outdoors and for a large scope. The method has used actually and it is effective. Key words: hydrogen sulfide; passive; detection tube
检气管的量可以表示为：
− dM = −D • A • dρ
dt
dL
(ρ0=0)
式中：M 为进入管内的硫化氢量；A 为扩散面积；
D 为扩散系数；L 为显色长度；ρ 为环境中硫化氢
质量浓度；t 为暴露时间。
由于初始值都为 0，经积分可得
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ρ•t = M •L D• A
（1）
（2）检气管内变色部分的显色剂消耗量为：
250
（ρ• t ）/（h·mg·m-3）
200
150
100 50
0
10
20
30
L2/mm2
图 1 校正曲线
Fig. 1 Correct curve
2.2 载体的选择 将硅胶和海绵条分别做载体，装管使用，结果
装有海绵条的能够显色，并且显色长度良好，边界 清楚；而装有硅胶的无论在什么质量浓度下的 H2S 中都是显色长度很短，边界也时常出现不清的情 况，所以，本实验选取海绵条作载体。 2.3 装管方法的确定和选择
[4] 戴天有, 韩涛, 王琴惠. 硫化氢检测管的研制[J]. 干旱环境监测, 2001, 15(2): 70－73. DAI TIANYOU, HAN TAO, WANG QINHUI. Development of hydrogen sulfide detection tube[J]. Aridity Enviroment Determination, 2001, 15(2): 70－73.
二氧化硫气体产生正干扰。二氧化硫质量浓度 低于 57 mg·m-3 时，对检气管不产生干扰。当二氧 化硫质量浓度高于 57 mg·m-3 时，硫化氢实际读数 略有增高。二氧化硫单独存在时，检气管没有显色 反应[4]。 2.8 放置时间的影响
将检气管在密封的条件下，可保存 60 d 以上。
3 应用
分别抽取 20 mL 广州石油化工厂提供的硫化氢 气体样品（广州石油化工厂测定值是 1.51%，即气 体质量浓度是 895.3 mg·m-3）注入三个瓶中，扩散 1 小时，每个瓶子内都吊有检气管进行测定，查 L2-(ρ•t) 图得对应质量浓度（表 2）。
生态环境 2005, 14(3): 316-318 Ecology and Environment
http://www.jeesci.com E-mail: editor@jeesci.com
硫化氢气体快速检测方法研究
余 倩 1，李小如 2，黄新平 2，郭剑伟 1，陈远思 1，成青华 1，黄应敏 1
318
否需疏散人群，以确保人民的生命安全。一般情况 下，温度、湿度和风速等对测定无明显影响，且该 检气管有一定的抗干扰能力。在密封下检气管可保 存较长时间。
参考文献：
[1] 唐蒙, 涂振权, 吴敏初. 醋酸铅反应速率法检测天然气中的硫化氢 [J]. 石油与天然化工, 2001, 1: 41－44. TANG MENG,TU ZHENQUAN,WU MINCHU. Hydrogen sulfide detection by reaction velocity of lead acetate[J]. Petroleum and Nature Chemical Engineering, 2001, 1: 41－44.
散进入管内，在经过载体时，与载体上的显色剂发生反应，从而产生明显的颜色变化（浅黄色变成棕黑色）。检气管显色长
度的平方与硫化氢质量浓度及采样时间的乘积在 50~1 500 mg·m-3 范围内成线性关系，从而快速监测环境中硫化氢的时间加
权平均质量浓度。该检气管集采样与分析为一体，可快速测定硫化氢气体的质量浓度。与传统的采样分析方法比较，该检气
Study on rapid detection of hydrogen sulfide
YU Qian1, LI Xiao-ru2, HUANG Xin-pin2, GUO Jian-wei1, CHEN Si-yuan1, CHENG Qing-hua1, HUAN Yin-min1
1. Faculty of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510090, China; 2. Guangzhou Environmental Monitoring Center, Guangzhou 510000, China
1. 广东工业大学轻工化工学院，广东 广州 510090；2. 广州市环境监测中心站，广东 广州 510000
摘要：研究了快速监测硫化氢气体的新方法——硫化氢被动式检气管方法。该法是基于气体分子扩散（Fick）定律和化学吸
收原理，将检气管内的海棉载体涂渍上对硫化氢有特效的显色剂（缓冲液 G 和醋酸铅）。测定时，硫化氢通过检气管端口扩
选择：干法装管，红外灯（灯泡距离液面 8 cm） 烘 60 min，方法灵敏，边界清晰。
具体见表 1 所示。
表 1 装管方法的选择实验 Table 1 Tests for prepare tube
湿法装管
不烘干
干法装管 烘 30 min
红外灯(灯泡 烘 60 min
距离液面 8
cm)
烘 100 min
生态环境 第 14 卷第 3 期（2005 年 5 月）
[2] HILL R H. Passive Dosimetry Using Detector Tubes, Am. Ind. Hyg. Assoc J, 1980, 41: 721.
[3] 余倩, 周清海, 罗宗铭, 等. 新型甲醛被动式检气管的研制[J]. 城 市环境与城市生态, 1997, 10(3): 12. YU QIAN, ZHOU QINHAI, LUO ZONGMIN. Development of a detection tube for formaldehyde based on passive sampling[J]. Urban Environment and Urban Ecology, 1997, 10(3): 12.
选择硫化氢被动式检测管法，因为其结构简 单，携带及操作方便，分析快速，不受被测环境的 空间大小、有无电源等的影响；其次，这种检测方 法价格低廉，利于外出测定和大面积布点测定。这 方面国内少见报道。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂 5 mm×5 mm×70 mm 海绵条。 特效显色剂制成的浸渍液（缓冲液 G 和醋酸铅）。 检气管：将海绵条用浸渍液浸泡后，装填于长
（3）变色长度与浓度、时间的关系：
M=k•M′
（3）
结合以上（1）、（2）、（3）三式可得 D • ρ • t = k • K • L2
简化可得 K ′ • L2 = ρ 或 K ′ • L2 = ρ • t （K′为常数）， t
因而只要测出检气管在 t 时间内的显色长度 L，依 上述关系，可求得硫化氢气体的质量浓度。经多次 实验证明，检气管显色长度的平方与硫化氢质量浓 度及采样时间的乘积在 50～1 500 mg·m-3 范围内成 线性关系，如图 1 所示。
湿 半干 近干
过干
显色效果 差
明显 明显,灵敏
明显
边界 无
很不清晰 清晰
很不清晰
2.4 海绵条的浸泡时间的选择 将 5 支不同时间浸泡制成的检气管分别放入同
质量浓度的硫化氢中实验，发现浸泡 1～2 h 的效果 较好。
317
2.5 选择管径
选取内径分别为 5.0 mm, 4.5 mm, 4.0 mm, 3.5 mm 的玻璃管（长度均为 5 cm）装管，结果表明， 不同管径对显色效果影响很小。 2.6 温度、湿度和风速的影响
管结构简单，操作方便，不受被测环境的空间大小、有无电源等影响；携带方便，利于外出测定和大面积布点测定。经过应
用实验表明，该检气管具有较高的灵敏度，达到设计要求。
关键词：硫化氢；被动式；检气管
中图分类号：X132
文献标识码：A
文章编号：1672-2175（2005）03-0316-03
硫化氢气体是一种对人体健康十分有害的空 气污染物。井喷事故给人们留下了难以磨灭的伤 痛！空气中的 H2S 主要来源于工业如炼钢、炼焦、 炼铁、炼油中产生的气体的排放以及城市生活污水 的淤积和排放。如何准确而快速的测定出某一区域 的空气中的硫化氢质量浓度并采取有效的措施已 成为当务之急。
表 2 样品实验 Table 2 Sample tests
显色长度 L/mm 2.35 2.20 2.55 2.50 2.55 2.55
时间 t/h
0.071 1 0.068 3 0.075 3 0.070 0 0.077 5 0.075 6
L2/mm2
5.523 4.840 6.503 6.250 6.503 6.503
对硫化氢的测定有碘量法和亚甲基蓝法，还 有醋酸铅反应速率法、气相色谱法、检测管比长 法等。碘量法是经典的化学分析方法，采用不同 的取样量，可检测低至 1 mg·m-3（气体体积计量 的标准比条件为 101.325 kPa，20 ℃），高至 100% 的硫化氢。亚甲基蓝法适用范围较小，为 0～25 mg·m-3，此方法对硫化氢质量浓度较稳定的净化 天然气较为适合。气相色谱法主要是对检测器、 标准气和取样技术有较高的要求，火焰光度检测 器 FPD 主要用于 mg·m-3 数量级的硫化氢及其它硫 化物，热导检测器 TCD 可用于硫化氢体积分数约 大于 0.05%的样品[1]。这些测定方法，都有一个缺 点：就是使用设备价格高，体积庞大，需要能源， 很多时候不能实地进行测定，都需要先主动采样 后（即带动力如泵等的采样）再回实验室进行分 析，延长了分析时间，增大了分析的误差，尤其 对于稳定性不高的气体。
环境条件对气体扩散有一定的影响，在室内条 件下，温度为 16~35 ℃，相对湿度为 18%~80%， 实验表明，温度、湿度和风速对检气管的测量无明 显影响[3]。 2.7 干扰初步研究
显色剂长时间敞开在空气中会吸收二氧化碳 气体，生成固体粉末，阻碍硫化氢气体的扩散。初 步解决办法是检气管制成之后，尽快密封保存；并 且显色剂与硫化氢气体的显色反应速率远远大于 显色剂吸收二氧化碳气体的速率，所以二氧化碳气 体的干扰较小。
M′= K • A•L
（2）
式中：M′为变色部分显色剂消耗量；K 为单位体积 担体上显色剂量。
基金项目：广东省教育厅自然科学研究资助项目（203029） 作者简介：余 倩（1964－），女，副教授，研究方向为环境监测。E-mail: yuqgdut@126.com 收稿日期：2005-04-20
余 倩等：硫化氢气体快速检测方法研究
ρ/(mg·m-3)
798.5 758.6 848.6 886.6 824.5 845.2
相对误差/% －10.8 －15.3 －5.2 －1.0 －7.9 －5.6
变异系数/%（平均值）
5.4
4 结论
本文研制的检气管长度为 50 mm，内径为 4 mm，将特效显色剂（缓冲液 G 和醋酸铅）涂渍于 海绵条上，形成一显色体系。测定时，在 H2S 中检 气管两端同时显黑色，显色长度的平方（L2）与质 量浓度和时间的乘积（ρ•t）在 50~1 500 mg/m3 内呈 线性关系。此检测管的显色体系较稳定，成本低。 它适用于各种烧煤或耗汽油的工厂、车间中有毒气 体 H2S 的定性和定量的测定，而且可以大面积布点 测定，如石油井周围环境 H2S 含量的测定，确定是