气体浓度换算
气体中臭氧浓度表示方法是以单位体积内所含臭氧的质量数表示,常用的单位有mg/L、mg/m3、μg/m3简称质量浓度,他们的关系是1mg/L=103 mg/m3=106μg/m3,我国各种标准均采用质量浓度。
另一种用ppm或者ppb作为浓度单位,成为体积浓度。ppm(parts per million)单位是指在100万气体体积中含有臭氧的体积数,在美国、日本等国家习惯使用体积浓度。1ppm=103ppb。但ppb(parts per billion)的含义不明确,在美国和法国,billion的意义为十亿(109),ppb意味着十亿分之一(10-9);而在德国和英国,billion为万亿,ppb意味着万亿分之一(10-12)。因此,这是一种容易混淆的表达方式。国际纯粹化学与应用化学协会1971年7月作出不宜采用的决定。在我国ppb一般指10-9.也有用体积百分比%(vol)和pphm来表示体积浓度的,他们的关系式是1%(vol)=104ppm=106pphm=107ppb。
两种单位可用下面公式换算:
X(ppm)=A×22.4÷M×(T0/(T0+T)*P/P0)或A=X×M÷22.4×(T0/(T0+T)*P/P0)
式中:A——以mg/m3表示的臭氧浓度
X——以ppm表示的臭氧浓度
M——气体的摩尔量g/mol(臭氧的为48,甲醛为30)
22.4L/mol——标准状态(NPT, 273k、101.3kPa)下的气体摩尔体积,不同温度和气压下此值会变化(所以乘以系数(T0/(T0+T)*P/P0)),如25℃标准大气压下约为24.5L。
例如,大气的臭氧含量为1ppm,则用mg/m3表示:A=1×48÷22.4*273/298=2.14mg/m3
1ppm=(10-6m3/22.4L/mol)*(48g/mol)/1m3*[273/(273+T)*P/101.325] =(10-3/22.4mol)*(48000mg/mol)/1m3*[273/(273+25)*101.325/101.325]
=48/22.4*273/298mg/m3=1.9631mg/m3
甲醛含量为1ppm,用mg/m3表示:A=1×30÷22.4*273/298=1.23mg/m3
还有一种用重量百分比来表示臭氧的浓度。一般用%(wt)表示,%(wt)的含义是:臭氧的质量/含有臭氧气体的质量×100%。
这样,在标准状态下1ppm=2.14mg/m3=1.66×10-4%(wt)
1%(wt)(空气中)=12.93g/m3=6042ppm
1%(wt)(氧气中)=14.30g/m3=6682ppm
空气密度为1293g/m3,氧气密度为1430g/m3。
表示水中溶存臭氧的单位有mg/L、g/m3和ppm(wt)
mg/L——含义是臭氧的质量/含有臭氧水的容积
g/m3——是臭氧的质量/含有臭氧水的容积