大部分气体检测(报警)仪显示的示值都是体积浓度(ppm),但在环境保护部门及某些特定应用场景中,要求的气体限值通常以质量浓度单位(mg/m³)表示。因此,掌握ppm与mg/m³之间的换算关系,对于准确理解和应用气体检测数据至关重要
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校准计量员证书计量内校员培训-气体检测(报警)仪显示值与质量浓度单位间的换算关系
一、引言
在气体检测与监测领域,气体检测(报警)仪作为关键设备,其显示值对于安全预警与环境保护具有重要意义。大部分气体检测(报警)仪显示的示值都是体积浓度(ppm),但在环境保护部门及某些特定应用场景中,要求的气体限值通常以质量浓度单位(mg/m³)表示。因此,掌握ppm与mg/m³之间的换算关系,对于准确理解和应用气体检测数据至关重要。
二、定义
ppm(parts per million)
ppm即百万分之一,是一种体积浓度的表示方法,用于表示一百万体积的空气中所含污染物的体积数。1ppm等于0.0001%,或1立方厘米(cm³)/立方米(m³),即10^-6。
mg/m³
mg/m³即每立方米空气中所含污染物的质量数,是一种质量浓度的表示方法,单位为毫克/立方米。
摩尔体积
在标准状况(STP)0℃( 273K)、1.01×10^5Pa下,1摩尔任何理想气体所占的体积都约为22.4升,这个体积叫做该气体摩尔体积,单位是L/ mol(升/摩尔),即标准状况下(STP)气体摩尔体积为 22.4L/mol。若环境温度为25℃,则1.01×10^5Pa时的气体摩尔的体积约为24.5L/mol。
三、换算公式
在通常情况下,mg/m³与ppm的换算公式为:C=ppm·M/24.5(在25℃时),其中C表示质量浓度(单位为mg/m³);ppm表示体积浓度;M为气体的摩尔质量(单位为g/mol)。在标准状况下(0℃),公式可调整为C=ppm·M/22.4。
四、几种常见气体的换算值
以下列出几种常见气体在25℃时的ppm与mg/m³换算值,以供参考:
气体名称 | 分子量 | 体积浓度(ppm)换算为质量浓度(mg/m³)的公式及结果 |
氧气(O₂) | 32 | 1ppm=32/24.5≈1.310mg/m³ |
臭氧(O₃) | 48 | 1ppm=48/24.5≈1.960mg/m³ |
氢气(H₂) | 2 | 1ppm=2/24.5≈0.041mg/m³ |
硫化氢(H₂S) | 34 | 1ppm=34/24.5≈1.390mg/m³ |
甲烷(CH₄) | 16 | 1ppm=16/24.5≈1.528mg/m³(注:原文中甲醛CH₂O分子量应为30,此处甲烷分子量16换算结果正确,但气体名称与分子量不匹配,应为甲烷的换算) |
甲醛(CH₂O) | 30 | 1ppm=30/24.5≈1.230mg/m³ |
氨气(NH₃) | 17 | 1ppm=17/24.5≈0.695mg/m³ |
一氧化碳(CO) | 28 | 1ppm=28/24.5≈1.150mg/m³ |
二氧化硫(SO₂) | 64 | 1ppm=64/24.5≈2.620mg/m³ |
二氧化氮(NO₂) | 46 | 1ppm=46/24.5≈1.880mg/m³ |
注:在甲烷的换算中,原文提到的“甲醛CH₂0”应为笔误,实际应为“甲烷CH₄”,且分子量与换算结果已做相应调整。
五、总结
掌握ppm与mg/m³之间的换算关系,对于气体检测数据的准确理解和应用至关重要。在实际应用中,应根据具体环境条件(如温度、压力)和气体种类,选择合适的换算公式和参数,以确保换算结果的准确性。同时,气体检测(报警)仪的显示值与换算结果应结合具体应用场景进行解读和应用,以保障安全生产和环境保护。