测定焦炭含硫量的方法优化

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：硫酸钡质量占焦炭试样质量的百分比就是全硫含量。7）将烧杯盖上表面皿，减少加热量，直至溶液停止沸腾为止。试验结果应为两次平行测定结果的算术平均数，准确到小数点后第二位。

1.方法一：艾氏卡法（仲裁法）

（1）原理将焦炭试样与艾氏剂混合，在一定温度下灼烧，生成硫酸盐，再用水浸取，使硫酸根离子生成硫酸钡沉淀。硫酸钡质量占焦炭试样质量的百分比就是全硫含量。

（2）仪器及试剂箱式高温炉：带有测温和控温装置，能保持温度在800～850℃之间，附有热电偶和高温计。炉子后壁插入热电偶的位置应使热电偶的测温点处于恒温区的中部，并距炉底20～30mm，后部有废气烟囱。

瓷坩埚：容积为30mL和20mL。

干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙干燥剂。

烧杯：400mL。

电热板（或水浴）。

双联电炉。

分析天平：感量0.0001g。

托盘天平：感量0.01g。

艾氏剂：将氧化镁两份重和一份重的无水碳酸钠混合研细至粒度小于0.2mm，储于密闭的容器中。

盐酸溶液[1+1（V/V）]：盐酸分析纯，比重为1.19g/cm³。

氯化钡溶液（100g/L）：称取100g分析纯氯化钡，溶于水，用水稀释至1000mL。

过氧化氢：分析纯，浓度30%。

氧化镁：化学纯。

甲基红指示剂溶液（1g/L）：称取0.10g甲基红，溶于50mL乙醇中，用水稀释至100mL。

硝酸银溶液（10g/L）：称取1g分析纯硝酸银，溶于水，用水稀释至100mL，加几滴硝酸储于深色瓶中。

硝酸：分析纯。

无水碳酸钠：化学纯。

致密定性滤纸：中速，直径90～110mm。

定量滤纸：中速，直径90～110mm。

（3）操作

1）称取经空气干燥小于0.2mm的焦炭试样1g（准确至0.0002g），放于盛有2g艾氏剂的30mL瓷坩埚中，用镍铬丝仔细混合均匀，再用1g艾氏剂覆盖（艾氏剂称重至0.1g）。

2）将盛有试样的坩埚移入通风良好、未升温的箱式高温炉内，为避免挥发物质很快逸出，必须在1～1.5h内将箱式高温炉的温度逐渐升到800～850℃，并将坩埚在800～850℃保温1.5～2h，然后取出冷却。

3）冷却后再用玻璃棒搅松坩埚中的灼烧物（如发现有未烧尽的黑色颗粒，则应在800～850℃下继续灼烧0.5h），并将其移入400mL烧杯中，用热蒸馏水仔细冲洗坩埚内壁，将冲洗液倒入烧杯中，并加入100～150mL热蒸馏水，用玻璃棒捣碎灼烧物，如果这时发现尚有未烧尽的黑色颗粒，则此次试验应作废。

4）加1mL30%过氧化氢溶液于烧杯中，加热至80℃保持30min。

5）用倾斜法以定性滤纸过滤，以热蒸馏水将灼烧物冲洗3次至滤纸上，然后将残渣移到滤纸上，用热蒸馏水仔细冲洗滤纸上的沉淀，次数不得少于10次。

6）滤液煮沸2～3min，以排除过剩的过氧化氢，向滤液加2～3滴甲基红指示剂溶液，以指示其排除是否完全。滴加盐酸溶液直到颜色变红，再多加1mL，煮沸5min，除去二氧化碳，此时溶液体积为200mL左右。

7）将烧杯盖上表面皿，减少加热量，直至溶液停止沸腾为止。取下表面皿，将10mL（100g/L）氯化钡溶液缓缓滴入热溶液中，同时搅拌溶液，盖上表面皿，并使溶液在稍低于沸点的温度下保持30min。

8）用致密无灰定量滤纸过滤，并用热蒸馏水冲洗至无氯离子为止（用硝酸银溶液检验）。

9）将沉淀物连同滤纸移入已知质量的20mL瓷坩埚中，先在电炉上灰化滤纸，然后移入温度为800～850℃的箱式高温炉里灼烧20min，取出坩埚，稍冷放入干燥器中，冷却至室温称重。

每配置一批艾士卡试剂或更换其他任一试剂，应进行2个以上空白试验。

每批试样应进行空白试验。空白试验除不加焦炭试样外，其他步骤同上所述。

（4）计算

分析试样全硫量w_q.ad（S），测定结果按式（7-8）计算。

式中 G——焦炭试样质量（g）；

G₄——焦炭分析时所得硫酸钡质量（g）；

G₅——空白试验时所得硫酸钡质量（g）；

0.1374——硫酸钡质量换算成全硫量的系数（每克硫酸钡中含硫的质量）。

试验结果应为两次平行测定结果的算术平均数，准确到小数点后第二位。

干燥试样中全硫量W_q.d（S）按式（7-9）计算

w_q.d（S）=w_q.ad×100-w_ad（H₂O）×100% （7-9）

式中 w_q.d——分析试样的全硫量；

w_ad（H₂O）——所分析焦炭试样的水分含量（%）。

（5）分析误差同一化验室重复性r：w_q.ad（S）≤1.00%时，误差不大于0.04%，w_q.ad（S）＞1.00%时，误差不大于0.1%；不同化验室再现性R：w_q.d（S）≤1.00%时，误差不大于0.1%，w_q.d（S）＞1.00%时，误差不大于0.2%。

2.方法二：高温燃烧法

（1）原理将焦炭试样放在1250℃高温燃烧炉内，通氧气或空气进行高温燃烧，生成硫的氧化物，被过氧化氢溶液吸收，生成硫酸溶液，再用氢氧化钠标准溶液以容量法进行滴定，从而计算焦炭中的全硫含量。

（2）仪器和试剂高温燃烧炉：用硅碳棒或硅碳管作加热元件，带有调温装置，能使炉温保持在1250℃±10℃的范围内。

燃烧管：用高温瓷、刚玉或石英制成，能耐高温1300℃以上，管总长约750mm，一端外径22mm，内径19mm，长约690mm；另一端外径10mm，内径7mm，长约60mm。

燃烧舟：用高温瓷或刚玉制成，长77mm，上口宽12mm，下底宽9mm，高8mm。

吸收瓶：锥形烧瓶，容积250mL。

洗气瓶：容积250mL。

镍铬丝钩：直径约2mm，长650mm，一端弯成小钩。

硅橡胶管：外径11mm，内径8mm，长约80mm。

流量计：微型，能测氧气流量200～6000mL/min。

碱式滴定管：分刻度0.1mL。

钢瓶氧气。

氢氧化钠：标准滴定溶液[c（NaOH）=0.01mol/L]。

硫酸：标准溶液[c（1/2H₂SO₄）=0.01mol/L]。

甲基红-次甲基蓝混合指示剂。

过氧化氢溶液[3%（V/V）]：取分析纯，浓度为30%的过氧化氢34mL，用水稀释至1000mL。

（3）操作

1）连接仪器，连接方法如图7-17所示。

图7-17 仪器安装图

1—高锰酸钾液洗瓶 2—氢氧化钾液洗瓶 3—浓硫酸洗瓶 4—干燥塔 5—流量计 6—T形管 7—翻胶帽 8—橡皮塞 9—镍铬丝钩 10—温度控制器 11—热电偶 12—瓷舟 13—燃烧炉 14—瓷管 15—吸收瓶

2）用量筒量取100mL过氧化氢溶液，倒入吸收瓶中，加2～3滴混合指示液，根据溶液的酸碱度，用硫酸或氢氧化钠标准溶液调至溶液呈灰色，装好橡皮塞和气体导管。工作条件下，检查装置各个连接部分的气密性，并通气，保持吸收液呈灰色。

3）称取粒度小于0.2mm的焦炭试样0.2g（称准至0.0002g），放入预先在1250℃灼烧过的燃烧舟中。

4）调节控温仪，使炉温升到1250℃±10℃，让净化后的氧气通过，检查装置是否漏气。

5）取下瓷管橡皮塞，将盛有试样的燃烧舟用镍铬丝钩缓缓地推入燃烧管的恒温区内，至燃烧炉中央部分，迅速塞上橡皮塞，通氧气，气流流量控制在700mL/min左右，灼烧10min，然后停止供氧，取下吸收瓶的橡皮塞，并用镍铬丝钩将燃烧舟勾出。

6）将吸收瓶取下，用水冲洗气体导管的附着物于吸收瓶中，加入混合指示剂2～3滴，以0.01moL/L的氢氧化钠标准溶液滴定至终点，记下氢氧化钠标准滴定溶液的用量（溶液由紫红色变为灰色即为终点）。

（4）计算分析试样全硫量w_q.ad（S）按式（7-10）计算。

式中 V——焦炭试样测定时所消耗的氢氧化钠标准溶液量（mL）；

c——氢氧化钠标准滴定溶液的浓度（mol/L）；

G——焦炭试样的质量（g）；

0.016——与1.00mL氢氧化钠标准滴定溶液[c（NaOH）=1.000mol/L]相当的硫的质量（g）。

试验结果取两次测定结果的算术平均值，并取至小数点后两位。

干燥试样全硫量w_q.ad（S）按式（7-11）计算

式中 w_ad（H₂O）——分析试样的水分含量（%）。

（5）分析误差

同一化验室平行分析的结果误差（重复性r）不得超过0.05%；不同化验室间的分析误差（再现性R）不得超过0.1%。

测定焦炭含硫量的方法优化

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