重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨之化学论文

所属栏目:化学论文 发布日期:2012-02-22 10:09 热度:

  摘要:粉煤灰中三氧化硫含量是作为评定粉煤灰品质的重要指标之一。其测定方法有硫酸钡重量法、离子交换法、碘量法等,其中硫酸钡重量法是基准法,也是用于仲裁的方法。本文结合实际重点分析每一个操作步骤及注意问题,希望对提高实验的准确性有所帮助。
  关键词:粉煤灰论文、重量法论文、测定、三氧化硫
  引言
  粉煤灰是火力发电厂以煤灰为燃料时排出的细颗粒废渣,粉煤灰作为外掺料与水泥、砂石骨料、水或适量外加剂拌制成的混凝土,若其中三氧化硫含量过高则影响体积安定性,制成的混凝土则发生不均匀体积变化,从而导致膨胀、开裂、翘曲等,因此在应用前必需检测三氧化硫含量是否达标具有重要作用。而较好的测定粉煤灰中三氧化硫含量的方法是硫酸钡重量法,该方法准确度高,适用范围广、成本低、受环境影响小,在GB/T176-2008《水泥化学分析方法》中被列为测定三氧化硫的基准方法,但该方法的缺点是分析流程较长、操作繁琐,在实际操作中如果对此法理解不透或其中某个环节疏忽,则容易造成结果偏低或偏高。本文重点探讨硫酸钡重量法操作过程及应注意的问题。
  1.基本原理[1]
  在酸性溶液中,用氯化钡溶液沉淀硫酸盐,即采用Ba2+离子将SO42-离子沉淀为BaSO4,沉淀经过滤、洗涤和灼烧后,以硫酸钡形式称量。从而求得S、SO3或SO42-离子含量,测定结果以三氧化硫计。
  重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨
  2.仪器和试剂
  仪器:高温炉、坩埚、定量滤纸、电炉
  试剂:盐酸溶液:1:1(体积比)
  氯化钡溶液:10%(质量与体积之比)
  硝酸银溶液:1%(质量与体积之比)为克服硝酸银在水中发生水解和预防硝酸银见光分解,须将1g硝酸银溶解在适量水中,而后加入10ml浓硝酸,
  再稀释至100ml,并储存在棕色瓶中。
  3.分析步骤论文
  3.1称取试样0.5g于200ml烧杯中,加40ml蒸馏水分散湿润试样,搅拌使试样完全分解,在搅拌下加入10ml盐酸溶液(1:1),用平头玻璃棒压碎块状物,置于电炉上微沸(5±0.5)min,取下冷却,用定量中速滤纸过滤,用热水洗涤10~12次,滤液及洗液收集于400ml烧杯。加水稀释至约250ml,加热煮沸。
  3.2滤液于电炉上微沸时,从杯口缓慢逐滴加入10ml热的氯化钡溶液,继续微沸3min以上使沉淀良好地形成,然后在常温处静置12h~24h或温热处静置至少4h,此时溶液体积应保持在约200ml。
  3.3进行第二次过滤,用定量慢速滤纸过滤,以温水洗涤,洗至无白色沉淀,用1%的硝酸银溶液检验。
  3.4将滤纸移入已灼烧恒量的坩埚中,于电炉中灰化完全后,放入800℃~950℃的高温炉内灼烧30min,取出坩埚,置于干燥器中冷却至室温,称量。反复灼烧直至恒量。
  3.5计算:
  重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨
  m12×0.343
  WSO3=————————×100
  m11
  式中:WSO3----三氧化硫的质量分数,%;
  m12----灼烧后沉淀的质量,g;
  m11----试样的质量,g;
  0.343----硫酸钡对三氧化硫的换算系数。
  3.6操作流程:称样→分解→第一次过滤→沉淀→第二次过滤→灰化→灼烧→称量
  沉淀→数据处理
  4.操作要求及注意事项论文
  4.1测定条件
  4.1.1除去酸不溶物
  由于粉煤灰试样中含有SiO2.,用盐酸溶解试样时SiO2可能部分成硅酸凝胶析出影响测定,因此试样分解后,用中速定量滤纸过滤除去酸不溶物。
  4.1.2控制溶液酸度在0.25~0.3mol/l左右
  (1)在这种酸度下进行沉淀,可防止生成BaCO3、Ba(PO4)2、BaHPO4、Ba(OH)2等沉淀。
  (2)增加BaSO4的溶解度,以降低相对过饱和度,利于生成大颗粒沉淀。
  重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨
  (3)在该酸度下的盐酸溶液中Fe3+、Al3+等离子也不会生成沉淀。
  (4)同时克服了因Ca2+存在而产生的共沉淀现象。
  4.1.3晶形沉淀条件
  硫酸钡沉淀为晶形沉淀,硫酸钡结晶初生成时比较细小,应按照晶形沉淀条件进行(稀、热、搅、慢、陈),以便获得相对大的晶形沉淀,便于过滤和洗涤。
  4.1.4沉淀在灼烧前应将滤纸充分灰化
  若有未燃烧尽的炭粒处在,灼烧时BaSO4可能被部分还原为BaS,使结果偏低,
  其反应为:BaSO4+2C=BaS+2CO2↑。
  4.1.5灼烧硫酸钡的温度
  应控制在800℃~950℃的温度下灼烧,若温度过高(如1000℃以上)BaSO4将分解,影响测定,其反应为BaSO4=BaO+SO3↑。
  4.2测试样品时应注意的问题
  4.2.1称取粉煤灰试样前,应将试样放入干燥的烧杯中并搅匀,使所称取的样品具有代表性。
  4.2.2分解试样时,向试样中加入盐酸前,应将试样用玻璃棒搅散,加入盐酸后要仔细搅拌,不得有大块试样存在,以便使试样充分溶解。
  4.2.3过滤用的漏斗最好采用长颈漏斗,且过滤前使漏斗颈充满水,即做成水柱,以加快过滤速度。
  4.2.4第一次过滤,采用定量中速滤纸,用四折法折叠滤纸,滤纸应紧贴在漏斗壁上,可用手指轻轻压紧滤纸,排除滤纸和漏斗之间的气泡使接触密实。过滤过程中
  重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨
  注意不要将滤纸弄破,以免发生穿滤现象。过滤时玻璃棒轻触滤纸的三层处。
  4.2.5洗涤时,第1次洗液滤完后,再进行第2次洗涤;第2次洗液滤完后,再进行第
  3次洗涤……约洗涤10~12次。(洗涤需采用80~90℃左右或已煮沸的蒸馏水)
  4.2.6BaSO4是晶形沉淀,为了获得较纯净的BaSO4沉淀,滴加BaCl2溶液时应缓慢的地加入,切不可将10mlBaCl2溶液一次全倒入试验溶液中,否则结果偏高(如表);且应不断搅拌,以防止因试验溶液中氯化钡局部过浓而生成过多的晶核。另外,沉淀过程应当在热溶液中进行,即将溶液煮沸,最好BaCl2溶液也加热后使用(因为在热溶液中BaSO4的溶解度略有增大,从而降低了溶液的相对过饱
  和度;同时在热溶液中还可减少BaSO4沉淀对杂质的吸附作用)。
  4.2.7沉淀后不应立即过滤,应对沉淀进行“陈化”处理,即将沉淀连同溶液一起在常温处静置12h~24h或温热处静置至少4h。陈化可使小晶体不断溶解,大晶体不断长大。因为小晶体的溶解度比大晶体大,在同一溶液中,对大晶体为饱和溶液时,对小晶体则为未饱和溶液,因此,小晶体就要溶解,溶解到一定程度时,溶液对小晶体为饱和溶液,对大晶体则为过饱和溶液,沉淀就在大晶体上析出,直至饱和为止。此时溶液对小晶体有不饱和了,于是小晶体继续溶解。如此反复进行,小晶体逐渐消失,大晶体不断长大。“陈化”作用不仅使沉淀颗粒长大,而且使沉淀变得更加纯净,因为小晶体吸附和包藏的杂质在陈化过程中被排除到溶液中,大晶体总表面积小,吸附的杂质也就减少。
  4.2.8沉淀经陈化后,需第二次过滤,应选用定量慢速滤纸过滤BaSO4沉淀溶液。因为定量滤纸经过盐酸和氢氟酸处理,蒸馏水洗涤,灼烧后灰分极少,可忽略不计;还应注意所用慢速滤纸的质量,防止沉淀穿滤。从烧杯往滤纸上转移沉淀时一定要转移干净,若有沉淀粘附在烧杯壁上,可用带橡皮管的玻璃棒擦洗烧杯。
  4.2.9用热蒸馏水洗涤沉淀,应坚持“少量多次”的原则,既不能洗涤次数不够,又不
  重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨
  能过量洗涤。若洗涤次数少,则会因沉淀不干净而使分析结果偏高;洗涤次数过多,BaSO4沉淀部分溶解,使分析结果偏低。根据经验,一般洗涤7~8次即可,每次洗涤约10ml左右。直至用1%硝酸银溶液检验,无白色AgCl沉淀为止。
  4.2.10将沉淀连同滤纸放入一恒重的坩埚,斜盖上坩埚盖,置于电炉上,用低温小心烘去水分,待滤纸干燥后再提高温度灰化,使滤纸灰化完全。灰化时特别注意不要使滤纸着火,否则会因气流的强烈流动使沉淀飞失。另外,如果灰化温度过高,部分BaSO4沉淀有可能会被还原成BaS,而使分析结果偏低。
  4.2.11沉淀灰化后应放入800℃~950℃高温炉内灼烧30min。反复灼烧的时间应控制在15min左右。沉淀灼烧好后,将坩埚取出放在石棉板或耐火板上,在空气中稍冷后再放入干燥器中。坩埚放入干燥器时,预先称量时应将坩埚盖起来,以防吸水。
  下面是本人在工作实践中采用汕头华能电厂生产的粉煤灰(同一批号)为样品,根据操作过程中的几个关键步骤,分别进行试验对比,从而得出的分析数据,分析检测结果。如下表:
  重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨
  采用同种试样试验结果计算分析
  试验情况 次数 试样
  质量m11(g) 灼烧后沉淀的质量m12(g) 试样中SO3的质量分数WSO3(%) 平
  均 结果分析
  各试验步骤严格按规程操作 1 0.5203 0.0064 0.42 0.42 平行试验偏差小,
  结果准确
   2 0.5296 0.0065 0.42  
  在晶形沉淀过程中一次性倒入BaCl2溶液 1 0.5004 0.0080 0.55 0.57 因一次性倒入BaCl2溶液,造成溶液局部过浓而生成过多的晶核,使结果偏高,平行试验偏差较大
   2 0.5017 0.0087 0.59  
  陈化后,用热蒸馏水洗涤沉淀次数和用量过多(12次以上) 1 0.5014 0.0056 0.38 0.38 因过量洗涤,部分
  BaSO4沉淀溶解,
  使结果偏低
   2 0.5008 0.0055 0.38  
  滤纸未经灰化直接放入高温炉灼烧 1 0.5255 0.0062 0.40 0.40 因未经灰化,存在未燃烧完全的滤纸碳粒将BaSO4还原为
  BaS,使结果偏低
   2 0.5141 0.0059 0.39  
  结语
  粉煤灰中三氧化硫含量是评定粉煤灰等级、品质的重要指标,是产品检测的必检项目,其三氧化硫含量若超过3%[2]则为不合格品,不适用于拌制混凝土和砂浆。硫酸钡重量法是传统的经典方法,也是作为仲裁分析的方法。在实际操作中只要注意以上的操作要点,硫酸钡重量法测定三氧化硫通常都能获得理想的、准确的检测结果。
  参考文献
  [1]GB/T176-2008《水泥化学分析方法》
  [2]BG/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》

文章标题:重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨之化学论文

转载请注明来自:http://www.sofabiao.com/fblw/jiaoyu/huaxue/11297.html

相关问题解答

SCI服务

搜论文知识网的海量职称论文范文仅供广大读者免费阅读使用! 冀ICP备15021333号-3