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    硫酸工業分析檢驗技術的發展和動態

    作者:李麗來源:《企業科技與發展》日期:2018-10-12人氣:1961

    近年來,由于積極采用國際標準,我國硫酸工業分析技術發展很快, 已接近或達到國際先進水平,現分項綜述于下。

    1  砷的測定

    在硫酸生產中,提出了轉爐煤氣中砷的控制要求。我國工業硫酸國家標準規定,一級工業硫酸中砷含量為0.005%。砷的測定方法有很多種,包括比色法、極譜法和原子吸收光譜法。目前常用的比色法有古蔡法、砷鉬蘭法、二乙氨基二硫代甲酸銀法(AgDDC法)。該方法更準確,適用于高濃度砷的測定。古蔡法的靈敏度較高,但只是一種半定量方法。近年來已被AgDDC取代。在硫鐵礦的中國國家標準和中國工業硫酸的國家標準中,采用AgDDC作為仲裁法。其他國家已經根據自己的情況制定了標準,這些標準是不一樣的。例如,國際標準ISO,英國標準,美國材料試驗協會和日本標準使用AgDDC方法,日本和羅馬尼亞也將分光光度法添加到他們的國家標準,那些保留古蔡法還有蘇聯,羅馬尼亞,日本和其他國家。包括我國AgDDC法也在國家標準之內,但沒有法律仲裁。

    2  氟的測定

    氟常以螢石的形式與黃鐵礦混合。在高溫焙燒時,礦石中的氟化鈣被分解成氟化氫,在凈化系統中大部分氟化氫被去除。由于氟化氫與硅材料和金屬材料發生反應,會導致催化劑中毒,腐蝕設備和管道。因此,氟也是硫酸生產控制分析的重要指標之一。根據化學工業部提出的硫酸廠主要技術規范的計算和測量要求,規定了風機出口氟含量小于等于(1mg /m3。

    分光光度法通常用于微量氟的分析。在1950年以前,氟主要用作金屬配合物的褪色效果。該原理是基于Zr、Th、A1、Fe、Ti等有機染料,如茜素S、Zuki 、1,2,6三羥基蒽醌等,形成鮮明的化合物,并且在一定條件下比相應的陽離子氟絡合物具有更小的穩定度,化合物的穩定性較好。因此,當它們與氟化物離子相互作用時,無色氟配合物與無色物質形成。因為試劑是一種有機染料,它本身是有顏色的,所以當它與氟發生作用時,它不會褪色,而是會逐漸改變顏色。在變色方法中,最好使用鋯-鉻菁R,因此,鉻和茜素磺酸鈉已在中國硫酸工業中得到應用。1958年,Belclier等人發現了具有Cr3 +的茜素復合物,并開發了F – 呈蘭色反應的微量試劑熒光分光光度法。經過大量的改進,又發現了新的替代物鑭,其蘭色化合物在靈敏度和抗干擾能力上均優于剝離方法。對于硫酸生產中的廢氣,廢水也可以利用離子選擇性電極,效果也很好。此外,還對氟電極上硫酸中氟化物的測定進行了試驗。

    3  鐵的測定

    在硫酸生產中,鐵作為雜質被引入到工業硫酸產品中,是工業硫酸國家標準的主要技術指標之一。采用重鉻酸鉀法和硫氰酸鹽法測定鐵。20世紀80年代以來,開始積極采用國際標準下的硫酸鈰法和鄰菲洛林法。由于在國家標準下,采用硫酸鈰法和鄰菲洛林法測定黃鐵礦和工業硫酸中的鐵含量,因此相關方法做簡要的介紹。硫酸鈰是一種強氧化劑。硫酸介質中的氧化電位介于高錳酸鉀和重鉻酸鉀之間。此外,其具有以下的優點:(1)是一種穩定的試劑。(2)易純化的Ce(SO4)2·2(NH4)2SO4 ·2H2O。(3)Fe2+ 可在鹽酸介質中被測定(4)氧化還原反應只有一個電子轉移。(5)更少的副反應。

    Philorraine可以與大多數金屬反應,但只能使用Fe2+來使其變色,所以它可以用于定量目的。Fe2+的復合物比Fe3+的復合體更穩定、更容易吸收,所以通常用于Fe2 +的測定。當鐵過量時,會產生黃色1:1的復合物。當試劑過量時,產生紅色1:3復合物。當鐵被氧化時,它會變成藍色,這適合于大量鐵的測定。鐵的測定主要取決于絡合物的形成,通常使用鹽酸羥胺使鐵由三價降到二價,但在堿性環境和酒石酸的酸,檸檬酸存在的情況下,其還原反應非常緩慢,因此首選使用對苯二酚或抗壞血酸作為還原劑。Bi,Cd,汞、Ag、鋅在PH為2到9的環境下會與Philorraine反應生成沉淀。當pH值小于5時,Mo會受到影響,鎳、銅和Philorraine生生的絡合物(很弱),干擾小,鎳的穩定常數大于鐵,但反應速度慢,因此,一旦形成了亞鐵絡合物之后,就會使Philorraine慢慢褪色。

    4  銅的測定

    測定60年代、70年代黃鐵礦中的的銅含量一般采用用銅試劑。即二乙胺二硫代甲酸鈉與銅反應生產金黃的二乙胺二硫代甲酸銅鹽。采用有機溶劑萃取比色法測定。該方法使用時間長,但由于干擾了多種元素的分離,操作過程繁瑣而敏感。準確度也很低。采用最新的雙環己基酮草酰二腙法。例如,用BOC法測定黃鐵礦中、電池硫酸和工業污染物中銅的排放。該方法易于操作,測量范圍廣,不需要分離干擾元件。在pH8.9 ^ 9.5,銅(二價)和環己酮草酸生產藍色的絡合物,最大吸收波長為595納米,含銅量是4-200微克/50毫升。PH對顯色反應有很大的影響。pH<8時無色,pH> 9.7時顯著降低絡合物的顏色。除比色法外,還采用原子吸收光譜法和振蕩色譜法,但在硫酸分析中應用不廣泛。

    5  鉛的測定

    十年前,硫酸工業中鉛含量的測定僅限于礦物等。隨著科學技術的發展,人們開始關注環境保護。20世紀60年代,用經典極譜法、硫化物示蹤比色法和edta體積法測定礦石中的鉛。二十年后,大多數企業都沒有突破容量法的框架,但原子吸收光譜法已經開始出現,尤其是在冶金系統中。黃鐵礦的測定標準是振蕩光學和EDTA體積法。采用原子吸收分光光度法測定硫酸廠廢水中的鉛含量。測量范圍是1 - 10 mg / L .當然,大多數單位仍然缺乏設備,所以我們仍然可以使用雙硫指示劑比色法。因為二氧化硫的測定過程復雜,難以掌握,且由于儀器的局限性,所以目前仍采用二氧化硫腙法。

    6  鋅的測定

    在鋅的測定方法中,權值法比較準確,但權值法需要分離干擾元件,程序比較復雜,實際工作中很少用到權值法。容量法測定鋅,如碘量法和EDTA,廣泛應用于生產中。用極譜法測定低鋅的含量。原子吸收光譜法對微量鋅的測定效果最好。由于干擾元素過多,分離效果不理想,在硫化物法和PAN比色法中仍采用氰化物法。但是,在沒有儀器的情況下,這兩種方法仍然適用。

    7  鎘的測定

    在硫酸生產中,無論是原料分析還是生產控制試驗,通常都不需要確定鎬的含量。近年來,環保問題越來越受到人們的關注。根據硫酸廠的排放標準,廢水中鎘的最大允許濃度為0.1 mg / L。測定鎘的方法有吸收法、兩種硫化物法等。前者靈敏度高,目前應用廣泛。鎘試劑在堿性乙醇溶液中呈紫色。當有Triton X100 (Triton X100作為保膠劑)存在時,由鎘試劑和鎘離子組成橙色復合體。干擾離子可用抗壞血酸鉀、酒石酸鈉、氰化鉀和氟化鉀阻斷,以消除各種離子的干擾。現在,鎘離子也形成了氰化物的復合物,但在存在甲醛、錫和銻離子的情況下,會從掩蔽劑和試劑中去除,所以它可以直接在水溶液中不分離的比色。液

    8  汞的測定

    硫酸廠排放的工業廢水中可能含有汞。汞及其化合物是劇毒物質,可以儲存在體內。冷原子熒光光譜法測定汞的靈敏度高,干擾小。二硫腙在嚴格的符合條件下也可以得到滿意的結果,但靈敏度較低。冷原子汞測量使用低壓汞燈產生的光束,通過透鏡和蒸汽噴嘴對汞蒸氣原子進行激發和熒光樣品,然后通過第二個透鏡對光電倍增器管。樣品中的汞可以通過放大器中的光電流來測量,然后通過儀表頭或記錄儀來讀取。

    9  硒和氯的測定

    硫酸工業中硒的測定是罕見的。但事實上,有時有必要對硫磺、黃鐵礦、稀酸和酸渣中的硒進行分析。用甲苯提取前兩種,在微酸性溶液中用硒試劑染色。該方法具有較高的靈敏度和選擇性。該方法于1986年被國家硒含量測定標準采用,并進行了修訂。1984年,陳錫軍等人提出了值得注意的離子選擇性電位滴定法。工業硫中氯含量的測定標準正在修訂中,尚未發表。

    10  結語

    綜上所述,在硫酸工業的原料分析中,國際標準或先進的國外標準都取得了迅速的進展。硫酸生產的控制分析雖有突破,但其發展速度明顯落后于前者。然而,隨著人們不斷探索,兩者都將取得更大的進步。如果原子吸收光譜法有望在本世紀末普及,新的分析儀器將逐漸滲入硫酸的世界,而這種想法離我們不會太遠。



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