硫酸溶液（精选十篇）
硫酸溶液 篇1
1 方法概要
称取270℃~300℃灼烧恒重的国家基准试剂无水碳酸钠1.9 g, 用甲基红-溴甲酚绿做指示剂, 用硫酸溶液滴定至暗红色, 煮沸冷却2 min, 继续滴定, 至再次呈暗红色。同时做空白试验[2]。
2 数学模型
式中:C为硫酸溶液的物质的量浓度, 单位为摩尔每升 (mol/L) ;m为无水碳酸钠的质量的准确数值, 单位为克 (g) ;V1为硫酸溶液的体积的数值, 单位为毫升 (mL) ;V2为空白试验硫酸溶液的体积的数值, 单位为毫升 (ml) ;M为无水碳酸钠的摩尔质量的数值, 单位为克每摩尔 (g/mol) ;1000为ml与L的换算系数。
3 标准物质、计量器具、仪器设备
(1) 标准无水碳酸钠, 纯度1.0000, ±0.0004; (2) 精密天平, 0~220 g, 线性±0.2 mg; (3) 滴定管A级, 体积50 ml, ±0.05 ml; (4) 温度计, (0~100) ℃, 分度值1℃;
4 不确定度识别、分析、量化
根据数学模型, 不确定度来源有六: (1) 测量重复性u0 (c) ; (2) 无水碳酸钠的纯度w0的标准不确定度u1 (w0) ; (3) 无水碳酸钠质量的m的标准不确定度u2 (m) ; (4) 无水碳酸钠物质的量的质量M标准不确定度u3 (M) ; (可忽略) ; (5) H2SO4溶液体积V的标准不确定度u4 (V) ; (6) 二人八平行测定的硫酸溶液的浓度平均值的修约误差引起的相对标准不确定度u5 (r) 。
4.1 测量重复性u0 (c)
二人八平行测定硫酸物质的量浓度 (mol/L) 为:1.0181;1.0190;1.0182;1.0197;1.0192;1.0181;1.0185;1.0192。
代数得s (ci) =0.0006。
因为是8次实验的平均值作为结果, 所以标准溶液平均值的A类相对标准不确定度分量。
4.2 无水碳酸钠的纯度w0的标准不确定度u1 (w0)
证书给出无水碳酸钠的纯度为w0=1.0000±0.0004, 假定为矩性分布, k=31/2。
4.3 无水碳酸钠质量的m的标准不确定度u2 (m)
天平证书提供的天平线性为±0.2 mg, 矩性分布, k=31/2。
一次称量0.2/31/2=0.1155 mg, 两次减量称量:u2 (m) = (0.1 1 5 52+0.1 1 5 52) 1/2=0.1 6 3 3 mg, 则u2 r e l (m) =0.1 6 3 3 m g/2 g=0.000082。
4.4 无水碳酸钠物质的量的质量M标准不确定度u3 (M)
可以忽略不计, 故u3 (M) =0。
4.5 H2SO4溶液体积V的标准不确定度u4 (V)
u4 (V) 中包括滴定管的校准u4 (V1) 、温度影响u4 (V2) 、终点检测的影响u4 (V3) 三项。
4.5.1 滴定管的校准u4 (V1)
50 ml滴定管的准确性范围为±0.05 ml, 三角分布, k=61/2;u4 (V1) =0.0 5/61/2=0.02 ml。
4.5.2 温度影响u4 (V2)
滴定管在20℃校准, 滴定时温度与20℃不同引起的体积变化, 滴定管体积变化忽略不计, 只考虑溶液 (主要成分为水) 体积变化;考虑全年实验室室温的变化, 全年室温控制在20±7℃, 矩性分布, k=31/2;查手册水的体积膨胀系数为2.1×10-4/℃, 则u4 (V2) =35×7×2.1×10-4/31/2=0.029 ml。
4.5.3 终点检测的影响u4 (V3)
由于是强酸滴定强碱, , 加热后排除了CO2的影响, 终点检测的影响u4 (V3) 可忽略。
4.5.4 合成u4 (V1) 和u4 (V2)
4.6 二人八平行测定的硫酸溶液的浓度平均值的修约误差引起的相对标准不确定度u5rel (r)
假设矩性分布, k=31/2;
式中:a为二人八平行测定的硫酸溶液的浓度平均值的修约区间半宽, 单位为摩尔每升, (mol/L) ;为二人八平行测定的硫酸溶液的浓度平均值, 单位为摩尔每升, (mol/L) ;u5rel (r) ==0.000028
5 计算Uc (c)
6 计算U (C)
7 结果
硫酸标准滴定液的物质的量浓度为C=1.0 18 8 mol/L, U (C) =0.00 18 mol/L, 。
摘要：实验结果的不确定度评估越来越受到重视, 且要求的范围也越来越广。本文详细介绍了用基准试剂无水碳酸钠标定硫酸 (H2SO4) 溶液, 标定结果不确定分量的来源和个分量的计算。
关键词：不确定度评估,硫酸溶液,标定结果
参考文献
[1]中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南[M].中国计量出版社, 2002:4-5.
[2]GB/T601-2002.标准滴定溶液的制备[S].化学试剂.
[3]中国计量科学研究院.JJF1059—1999测量不确定度评定与表示[M].中国计量出版社, 2007:1, 4.
铁和硫酸铜溶液反应的现象 篇2
硫酸铜为白色或灰白色粉末，其水溶液呈弱酸性，显蓝色。硫酸铜是制备其他含铜化合物的重要原料。同石灰乳混合可得波尔多液，用作杀菌剂。同时，硫酸铜也是电解精炼铜时的电解液。
硫酸铜物理性质
铝与硫酸铜溶液反应的适宜条件探究 篇3
关键词：铝；硫酸铜溶液；反应条件探索；演示实验改进
文章编号：1005–6629（2015）8–0054–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
人民教育出版社（2007年版）普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）P46图3-2有关金属化学性质的一些实验图片中，第一幅为铝与硫酸铜溶液反应的效果图[1]：铜树美观大方，溶液界面清晰。看似简单的实验，成功率应该很高，但无论在文献上，还是教学实际中均有该实验现象不明显甚至失败的报道。笔者对该实验进行了深入细致的实验探究，获得了较满意的实验效果。
1 实验药品及实验仪器
直径2.5mm的粗铝制导线或0.5mm厚的铝条、饱和硫酸铜溶液、稀盐酸、食盐、试管、水浴锅、砂纸
2 实验方法及步骤
（1）在20mL规格的大试管中加入约2/3体积（12mL）的饱和硫酸铜溶液，控制溶液温度30～40℃（可用水浴锅加热），再加入约2g食盐，振荡，使之完全溶解并混合均匀。
（2）用砂纸打磨好铝制导线或铝条，并弯成螺旋状。然后把螺旋状铝制导线或铝条伸入到盐酸溶液中，待看到铝制导线或铝条上有气泡冒出时，取出并立即插到事先准备好的饱和硫酸铜溶液中。
3 实验现象
铝制导线或铝条表面可在十分钟内形成铜树，溶液界面清晰，几乎达到课本图片的效果（如图1、图2所示）。
（2）加食盐是本实验成功的关键之二。其作用可以视为Cl-的催化作用，即Cl-有加速金属由原子变为离子的催化作用。
一般说来，稳态和亚稳态的金属表面总是或多或少地处于一种钝态，Cl-能使这些处于钝态的金属表面重新活化，使它成为能发生氧化还原反应的活性中心。从微观角度讲，NaCl、KCl等可溶性盐酸盐的溶解性好，Cl-的浓度大，数量多，离子体积小，它能穿过金属表面的氧化膜（或称钝化膜），并能被吸附在氧化膜上，进而取代氧化膜中的氧原子，使具有保护作用的氧化膜变为可溶性的氯化物，从而向反应溶液提供大量的金属表面活性中心，促进了金属在电解质溶液中的阳极氧化过程。因此，但凡在有金属参与的化学反应中，只要向反应溶液添加少量的盐酸或可溶性盐酸盐，即提供一定量的Cl-，实际上就成为活化金属表面的一种方法，起到加快金属氧化反应速度的作用[2]。
如果直接选用CuCl2来做这个实验，CuCl2溶液的浓度不能太大，否则由于CuCl2与Al的反应速率过快，生成的Cu不易附着在铝条上；另一方面，反应放出的热会促进反应CuCl2+Cu=2CuCl的发生，使CuCl（难溶）微粒分散在CuCl2溶液中，形成深棕黑色溶液；其次NaCl比CuCl2售价低，经济效益好。这几点也是笔者认为课本实验没有选用CuCl2的原因。
（3）铝材的选择也影响实验效果。本实验用铝制导线比铝条效果好。由于实验室的铝条太薄，在实验过程中会形成铝铜原电池，导致中途铝条断裂，使实验失败（如图3所示）。若用0.5mm厚的铝条进行实验，最好用细线把铝条悬挂在饱和的硫酸铜溶液中（注意铝条要完全浸没在溶液中），也可以取得同样的效果。
5 实验评价
本实验通过对铝与硫酸铜溶液反应形成铜树的反应条件的控制，缩短了反应时间，方法简单，效果明显，值得推广。
参考文献：
[1]人民教育出版社等编著.普通高中课程标准实验教科书·化学1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007：46.
[2]刘怀乐.食盐在化学实验中的几处妙用[J].化学教学，2005，（11）：4～5.
硫代硫酸钠溶液的配制标定的分析 篇4
为迎接全国有色行业职业院校化学检验工技能大赛并结合本院分析化学课程的需要, 我院通过考试选拔出3名学生参赛, 在赛前三个月的集训中, 做了大量的参赛项目Na2S2O3标准溶液配制和标定实验操作训练。三名学生每人做该实验达150次之多, 从中发现了产生误差的普遍原因, 以及找出解决的方法。标准溶液的配制与标定是分析化学中经常进行的操作之一, 由于Na2S2O3·5H2O容易风化常含有一些杂质 (如S、Na2SO4、NaCl、Na2CO3等) , 并且配制的溶液不稳定, 容易分解, 所以只能用间接法配制。在此笔者结合比赛项目指导学生操作训练, 以0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液为例, 谈谈配制和标定硫代硫酸钠标准溶液过程中应着力解决好的一些问题。
1 实验部分
竞赛项目技术文件要求:
1.1 仪器与试剂
1.1.1仪器干净干燥小烧杯2个;500mL碘量瓶3个, 250mL量筒1个, 50mL量杯1个;50mL碱式滴定管1支。
1.1.2试剂Na2S2O3·5H2O、Na2CO3 (固体) 、20%, V/V的硫酸溶液、KI (固体) 、10g/L淀粉溶液、重铬酸钾基准物、蒸馏水。
1.2 实验方法
(1) Na2S2O3溶液的配制。称取26g硫代硫酸钠 (Na2S2O3·5H2O) , 加0.2g无水碳酸钠, 溶于1000mL水中, 缓缓煮沸10min, 冷却。放置两周后过滤待标定。 (2) 硫代硫酸钠标准滴定溶液的标定。用差减法称取0.17-0.19g重铬酸钾 (于120℃±2℃干燥至恒重的工作基准试剂) , 置于500mL碘量瓶中, 加25mL水溶解, 加2g碘化钾及20mL硫酸溶液, 摇匀, 于暗处放置10min。加150mL水, 用配制好的硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定, 近终点时加2mL淀粉指示液, 继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。记录读数V, 平行标定三次, 计算平均值。
1.3数据记录如表1所示。
2 实验的操作与讨论
针对竞赛组委会的技术文件要求, 我们在实验操作训练中做出具体的组织和运作。
2.1 硫代硫酸钠标准溶液的配制和试剂准备
2.1.1浓度c (Na2S2O3) ≈0.1mol/L) 的硫代硫酸钠标准滴定溶液的配制, 为了使待标溶液的稳定, 溶解和配制用水一定要使用充分新煮沸 (为了除去CO2和杀死细菌) 并冷却了的蒸馏水。由于比赛训练试剂使用量大, 我们一次配制10L溶液, 称取260gNa2S2O3移入2L大烧杯中, 加入一定量的蒸馏水, 用玻璃棒搅拌至Na2S2O3全部溶解, 用蒸馏水加到2L的刻线, 倒入10L细口棕色瓶中, 然后量取4L的加入并摇均, 再加入4L的蒸馏水和2gNa2CO3固体摇均。由于微生物对硫代硫酸钠标准溶液影响较大, 配制溶液时各个环节应做好杀灭微生物的工作, 这是配制溶液时要解决好的最为关键的问题。为了防止细菌的生长, 不仅加入2g Na2CO3固体 (在些条件下溶液呈弱碱性微生物活动力低) , 我们还在溶液中加入少量的CHCl3 (起到杀菌的作用) , 进一步防止微生物的生长, 放2周后再进行标定实验。
2.1.2为了减少碘化钾试剂的变质, 我们在实验中使用KI (固体)
2.1.3 10g/L淀粉指示剂配制先称取5g的可溶性淀粉在小烧杯中加少许水搅拌溶解成稀糊状 (不能太稠) , 另一用大烧杯加500mL纯水上在电炉烧开至沸腾, 然后慢慢加入稀糊状的淀粉液于烧沸的纯水中, 并不断搅拌使之充分完全相溶。每次配制的量够两至三天的使用量为限, 由于竞赛训练正值南方的四五月天气较热, 淀粉溶液很容易变质, 显色不明显和不准确, 强调的是不同厂家生产的可溶性淀粉保质期和差别很大, 选择需慎重, 使用过程中如发现淀粉指示剂显色不正常应重新配制。
2.1.4重铬酸钾基准物, 使用前在温度调节在120℃的烘箱中烘干保持恒重, 之后并保存在硅胶干燥器中。在每次称量中我们要求减量法操作从称量瓶中磕出的试剂不允许超过两次即达到称量范围。
2.2 操作
2.2.1每次做三个平行样, 称量重铬酸钾基准物可按要求同时称量三个样, 但加液一定要分别加入, 加液顺序应先水溶解重铬酸钾基准物后, 再加一小药匙的碘化钾固体 (因可过量, 不必称量, 一小药匙可达2g) , 最后加稀硫酸迅速盖上盖子摇匀并水封口, 以防迅速反应后置换出的碘挥发, 放置暗处, 第一份样加好再第二份样, 以此类推, 试剂添加顺序不能颠倒, 否则会造成操作过程中的I2损失。
2.2.2三份待标定样于暗处放置10min。不可见光, 否则反应生成的I2被日光照射分解。从暗处取出一份, 打开瓶盖, 在瓶口用洗瓶冲洗碘量瓶的盖子及瓶口内测使洗液流入瓶内, 不可流失, 目的是防止瓶盖内测依附的碘损失。再加150mL水稀释。开始标定第一份样, 标定结束后, 再按上述方法再从取出做第二个样。以此类推。切不可三份平行样同时取出加水稀释, 然后依次滴定, 这样会造成碘的挥发损失。
2.2.3淀粉指示剂的加入应在近终点时加入, 不能过早加入, 淀粉会吸附较多的I2, 使滴定结果产生误差。这样会造成终点误差;也不能终点过后加入, 那就滴定失败。怎样控制好近终点时加入, 完全靠多次重复的实验判断颜色, 淀粉指示液的加入量以两滴管量为限, 不必用量桶量。
2.2.4本实验滴定操作与其它滴定有显著的区别, 在教科书上要求滴定不要快于3～4滴/秒, 不能形成“水线”而应逐滴加入。但本实验中加入硫酸反应后, 单质碘易挥发, 所以标定硫代硫酸钠滴定中指示剂加入前 (即近终点前) 要快滴慢摇, 指示剂加入后要快摇慢滴。因为指示剂加入后已近终点, 反应应充分完全。
2.2.5配制好的硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定, 近终点时加入指示剂后, 继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。记录读数V, 每次做平行标定三次, 记录并计算平均值。每次训练都要求学生滴定管始读数从0.00mL开始, 养成好习惯。
2.2.6滴定至终点后, 经过5分钟以上, 溶液又出现蓝色, 这是由于空气氧化I-所引起的, 不影响分析结果;但如果到终点后溶液又迅速变蓝, 表示Cr2O72-与I-的反应不完全, 也可能是由于放置时间不够或溶液稀释过早, 遇此情况应另取一份重新标定。
2.2.7每次均须做空白实验, 进行空白试验时有时空白值过大, 正常的空白值为1-2滴, 也就0.07～0.08mL左右, 若超过此数表明蒸馏水制备过久, 可能其中溶解了较多的氧, KI会与氧发生反应产生I2, 同时蒸馏水中的氧本身也会和硫代硫酸钠标准溶液发生反应, 这两方面都会增加硫代硫酸钠标准溶液消耗量使空白值过大。
2.3 要求
2.3.1配制的10L硫代硫酸钠溶液, 三名学生每次做三个平行样, 可做15组, 每天做5组, 而且要求同一时间段完成, 否则滴定管的标液要重新置换, 数据都要随时记录在记录本上, 不可转抄数据。
2.3.2指示剂加入的点和终点的颜色要求每名学生自己判别, 不允许旁人代为判别。
2.3.3滴定管的始读数和终点数应同一人读取, 切不可二人读取, 以防系统误差。
2.4 结果分析如表2所示。
从上述数据可看出两名同学所做的实验数据平均值有一定的差距, 精密度尚可, 分析可能是玻璃器皿或学生操作引起的偏差。笔者要求两名学生调换操作台, 再做15组实验, 发现数据与第一个15组相似, 说明是由于学生操作引起的系统误差。结合笔者做的数据, 对学生甲数据提出质疑, 确定是操作引起的, 笔者对该同学操作全过程一一规范指教, 特别是淀粉指示剂的加入应在近终点时加入时的颜色辨别, 以及滴定过程和摇瓶速度的控制。在第六个15组实验中两名学生的数据十分接近。三名参赛的学生每人共做了十个15组实验, 共标定Na2S2O3溶液100L。最后几组做出的数据不论是精密度还是准确度都十分理想, 在5月份参加第三届全国有色行业院校化学检验工技能大赛中取得了优异的成绩, 其中有两名学生在竞赛中所做的三个平行样偏差为均为零。
3 结论
本次竞赛辅导实验是在技术文件规定的基础上, 在保证准确度和精密度的前提下, 对一些操作细节作了一些改进和强调, 其测定的结果与标准值相差很小, 而且精密度很高, 这也验证了管理学上的一句话“细节决定于成败”。总之, 任何实验都要领会实验的根本任务和目的, 对待定量分析的精髓就是“准”, 既测量值与准确值勤的接近程度, 只要误差最小, 而且精密度高, 这个值就是可靠的, 实验的目的也就达到了。实验操作是过程, 实验结果是目的, 而不要机械的照搬教科书滴定操作的普遍操作规范, 任何实验都有它的个性。
摘要：Na2S2O3标准溶液的配制和标定有它的特殊性, 反应中产生的I-在酸性溶液中易被氧化, I2易被日光照射分解和单质挥发。要确保整个过程的稳定性和准确度, 必须着重过程的各个细节以及常规的滴定操作的必要调整, 而达到要求。
关键词：配制,标定,硫代硫酸钠,标准溶液
参考文献
[1]刘珍.化验员读本 (上册) [M].北京:化学工业出版社, 2003:262-264.
[2]武汉大学.分析化学 (上册) [M].北京:高等教育出版社, 2005:247-248.
硫酸溶液 篇5
【摘要】目的 ：观察25%硫酸镁溶液湿敷治疗产后会阴水肿疗效。
方法：将2013年1月至2013年8月，通过阴道分娩出现产后会阴水肿的76例产妇中，随机将其分为两组，一组应用25%硫酸镁溶液湿敷治疗，另一组采用传统的95%酒精湿敷治疗。对其疗效及病人的感受度等进行对比。结论：两组经统计学检验，疗效无明显的差异（p>0，05）。但在病人感受度方面，病人更乐于采用硫酸镁治疗外阴水肿，而在护理安全管理方面，则硫酸镁作为产科常用药更便于管理及具有安全性。
【关键词】会阴切口水肿 硫酸镁 湿热敷自2013年1月至2013年8月，我科应用硫酸镁湿敷及传统的酒精湿敷治疗产后会阴水肿比较总结如下。
1 对象与方法1.1 对象2013年1月至2013年8月，经阴道分娩的人数为1349人。其中有76例出现不同程度的产后会阴水肿，年龄19～36岁，平均（24±2）岁，产后当天出现会阴水肿52例，第1天18例，第2天6例，将患者随机分为两组，一组用25%的硫酸镁湿敷，另一组采用传统的95%酒精湿敷。两组产妇在年龄、孕产次、孕周、产程、分娩方式、胎方位、胎儿体重、会阴裂伤水肿程度、缝线应用及缝合会阴方式及有无并发症等均无显著差异，具有可比性。1.2 方法
首先清洁外阴，将无菌纱布按水肿面积大小折叠成6至8层，浸透药液（以纱布不滴水为好），将外阴水肿部位全部覆盖，待纱布自然干透，一般作用时间30到40分钟，每天两次，轻型1天水肿消退，水肿较重者一般2至3天可以消退，治疗期间要保持会阴清洁[1]。1.3 观察疗效及病人感受度比较如下：
2 结果
从两组疗效来看，無显著差异。但两种药液对病人的感受度明显发现，由于酒精对局部皮肤黏膜具有较大刺激性，病人更乐于接受硫酸镁治疗外阴水肿，且疗效满意。
3 讨论
3.1 产后会阴水肿是产科常见的一种的并发症，影响产后会阴水肿的因素很多，如身机体抵抗力下降，易受病原感染而引起外阴炎症；会阴侧切术手术操作对局部组织刺激、损伤，易引起组织水肿；第二产程时间偏长，胎头长时间压迫阴道及会阴，影响会阴静脉回流，使会阴组织缺血缺氧，血管通透性增高，易引起局部组织水肿，水肿组织张力增高，压迫神经末梢可引起疼痛，影响会阴伤口愈合。患者局部水肿消退情况直接影响患者的预后，对母乳喂养，产后活动，子宫复旧，会阴伤口愈合等均有一定的影响，亦可引起产褥感染。过去我科通常采用95%酒精湿敷治疗产后会阴水肿，效果显著。自从2013年1月至2013以来采用25%硫酸镁湿敷治疗产后会阴水肿，同样达到理想的疗效。
3.2 25%硫酸镁为高渗溶液，其中Mg2+、SO2-均为强极性物质，两者均可利用浓度差吸收组织中的水分，从而达到消肿的目的。硫酸镁的高渗透作用能迅速消除局部组织炎性水肿，Mg2+具有保护局部血管内皮细胞及增加内皮细胞前列环素的合成及释放，增强抗凝活性，抑制血小板凝集，改善局部循环，保护血管完整性的作用。同时Mg2+与Ca2+化学性质相似，能抑制交感神经递质的释放，使平滑肌的收缩受阻而改善微循环。Mg2+能使毛细血管扩张，从而纠正了组织缺血缺氧，促进水分吸收，由于微循环的改善，增加了新陈代谢和白细胞的吞噬功能，进而达到抗感染消肿的目的[2]。同时硫酸镁还具有镇痛的药理作用。镁离子经受损部位吸收后直接作用于游离神经末梢痛觉感受器，起到外周及中枢镇痛作用[3]。
3.3 另外高浓度的酒精在储存时还具有安全隐患，要用醒目的标签提示并且另外存放。对护士的安全管理需要更高要求。硫酸镁湿敷治疗疗效可靠，且无味无刺激性，操作方便价格便宜。易于接受，局部外用无不良反应。
参考文献
[1] 樊国芳.高渗硫酸镁溶液湿热敷治疗产后会阴切口水肿.《护理学杂志》2007-06-032.
[2] 李卫红，输液外渗硫酸镁湿热敷方法的改进（J），护理学杂志，2009.24（7）：37
硫酸溶液 篇6
1 实验部分
1.1 仪器
20.00m L移液管, 250m L的锥形瓶, 加热和过滤装置, 25m L的滴定管, 1000m L容量瓶。
1.2 试剂及配制
待测溶液 ;1∶1的乙醇、浓盐酸混合液;氨性缓冲溶液 (p H=10) 。
氯化钡溶液 (0.5mol·L-1) :将122g Ba Cl2·2H2O溶于600m L水中, 加热, 冷却, 然后将溶液稀释到1L, 贮存备用。
EDTA标准溶液 (浓度约为0.05mol·L-1) :称取18.6125g EDTA, 溶于少量的水中, 转入1000m L的容量瓶中, 再加蒸馏水稀释至标线。
铬黑T指示剂:称取0.5g的铬黑T, 加100g固体氯化钠, 研磨均匀后贮存于棕色瓶中, 装塞备用。
氯化镁溶液 (0.05mol·L-1) :将10.1500g的 ·6H2O, 先加适量的水溶解, 冷却, 然后将溶液稀释到1L, 贮存备用。
1.3 基本原理
依据容量分析法的基本原理, 利用配位滴定中的返滴定法[6], 用适当过量的Ba2+完全沉淀待测的混合物溶液中的SO42-, 使SO42-完全转化为Ba SO4沉淀;将硫酸钡沉淀分离、净化后, 用已知过量的EDTA标准溶液定量地络合硫酸钡沉淀中的钡离子, 使硫酸钡沉淀完全溶解;再用Mg Cl2标准溶液返滴定过量的EDTA, 用铬黑T作指示剂, 可计算出待测的混合物溶液中硫酸根离子的浓度及含量。
1.4 实验步骤
用移液管准确移取20.00m L配制好的、硫酸根离子浓度约为0.02mol·L-1的待测溶液, 置于250m L的锥形瓶中, 加适量的蒸馏水稀释。
若待测溶液中含有六价铬、七价锰等氧化性的有色离子, 为了减少它们对随后硫酸钡沉淀净化时的干扰以及对返滴定时指示剂显色的影响, 可加入理论量约5倍的乙醇 (1∶1的乙醇、浓盐酸混合液) , 在80~90℃左右保温约10~15min, 以将它们还原。
乙醇在酸性条件下还原六价铬的反应为:
整个还原过程应尽量避免乙醇和氯化氢气体的挥发。
往待测溶液中加入2m L的盐酸溶液, 加热到60~80℃左右, 在不断搅拌下, 慢慢地加入浓度为0.5mol·L-1的氯化钡溶液10m L, 放置1h, 使硫酸钡沉淀充分陈化, 用紧密型滤纸过滤沉淀, 并用经过盐酸酸化的热水, 将锥形瓶及沉淀洗涤至无钡离子 (用稀硫酸检测滤液, 滤液中加稀硫酸无白色沉淀出现) 为止。
将洗净的沉淀和滤纸一起放回原锥形瓶中, 准确地加入浓度为0.05mol·L-1左右的EDTA标准溶液25.00m L及适量的蒸馏水, 用氨水将溶液的p H值调整到10左右 (可以用氨水和稀盐酸进行调节) ;慢慢加热到60~80℃, 搅拌至沉淀完全溶解;冷却后, 再用氨水将溶液的p H值调整到10左右, 以铬黑T为指示剂, 用浓度为0.05mol·L-1的氯化镁标准溶液 (先用EDTA标准溶液进行标定) , 滴定至溶液颜色由蓝色变为红色为终点。
2 实验结果讨论
2.1 结果计算
硫酸根离子浓度按下式计算:
待测溶液中硫酸根离子的浓度/ (g·L-1) = (M1V1-M2V2) ×4.8式中:M1为EDTA标准溶液的浓度, mol·L-1;V1为加入EDTA标准溶液的体积, m L;M2为氯化镁标准溶液的浓度, mol·L-1;V2为加入氯化镁标准溶液的体积, m L。
根据所得到的待测溶液中硫酸根离子的浓度, 可以进一步换算出待测物中硫酸根离子的含量。
2.2 讨论
2.2.1 待测溶液的取样量
本实验要求待测溶液中硫酸根离子的浓度为0.02mol·L-1, 并取20.00m L待测溶液进行分析, 是为了使整个分析过程符合定量分析的要求, 减小分析误差, 否则硫酸钡沉淀在氨性EDTA中溶解不完全, 会使硫酸根离子测定的结果偏低。取样的多少用氯化钡溶液来略测待测溶液中硫酸根离子的含量, 若开始滴加时出现少量浑浊 (硫酸根离子浓度小于5×10-4mol·L-1) , 要增加待测溶液取样量。如果开始滴加就出现沉淀, 则应该减少待测溶液的取样量。
2.2.2 影响沉淀物纯度的因素
影响沉淀物纯度的因素有很多, 主要有待测溶液的浓度、温度、搅拌、陈化的时间等, 具体影响[7]见表1。
注:0为影响不大;+为纯度提高;-为纯度降低
从表1可以看到, 本实验中需要注意的问题:
1) 在适当稀的热溶液中, 在不断搅拌的条件下, 缓慢地加入稀的沉淀剂, 使沉淀缓慢、均匀地产生, 这样可以避免产生局部过饱和的问题, 可以得到粗大纯净的晶形沉淀。
2) 为了防止继沉淀现象的发生, 缩短陈化时间, 本实验陈化的时间约为1h, 沉淀后稍搅拌一定时间就立即分离。
3) 本实验沉淀时加热温度控制在60~80℃, 沉淀后经过盐酸酸化的热水洗涤沉淀是减少表面吸附的有效方法, 可以减少共沉淀现象, 提高沉淀物的纯度。
3 改进后的实际检验
取5种分别含有2~6种不同离子的混合液, 5种样品中的 用本方法进行实际检验, 结果见表2。
从表2可见, 不同离子在SO42-相同的混合溶液中, 采用上述改进的EDTA滴定法, 方法可行, 并且相对误差在-0.5%~1.25%之间, 准确度高, 符合实际需要。
4 结语
改进后的EDTA滴定法在不受其它共存离子的影响下, 可以有效地对含有多种离子混合溶液中的硫酸根离子浓度进行测定。方法简单, 适用范围较广, 准确度高, 是一种较好的分析方法。
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硫酸溶液 篇7
本工作在此基础上系统地研究了KCl在1.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4中(20 ～ 60℃)冷轧钢表面上的吸附及缓蚀作用,应用吸附理论和Mathur经验动力学公式得出了吸附模型及动力学参数,并讨论了KCl在硫酸中对冷轧钢的吸附及缓蚀作用机理,以便为硫酸中Cl-在金属表面的吸附和缓蚀规律提供一些理论依据。
1 实验方法
1.1 仪器与试剂
HWS-20型恒温水浴箱(±0.1℃,江苏省太仓市实验设备厂);OHAUS AdventureTM电子天平(±0.1 mg,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司);试样为攀枝花钢铁厂生产的冷轧钢片,其组成为:w(C)= 0.07%,w(Si)= 0.01%,w(Mn)=0.3%,w(P)=0.022%,w(S)=0.01%,w(Al)=0.030%。所用试剂:KCl,硫酸均为分析纯。
1.2 失重法
将25 mm × 20 mm ×0.60 mm的冷轧钢片按文献[1]进行表面处理,精确称重后,将两块钢片,用玻璃钩悬于20℃ ,100 mL含有缓蚀剂的1.0 mol/L H2SO4介质中,进行平行挂样。恒温6 h后取出钢片,清洗,吹干,精确称重,求出两块平行样钢片的平均失重W(g),然后改变温度和硫酸浓度重复以上实验。据下式计算其缓蚀率(IE)[1]:
undefined
式中ΔW0,ΔW分别为不含和含缓蚀剂时的钢片的平均失重。
2 结果与讨论
2.1 KCl对冷轧钢的缓蚀作用
图1为1.0 mol/L H2SO4溶液中KCl对冷轧钢的缓蚀率(IE)和KCl浓度(c)关系图。图1表明,缓蚀率随KCl浓度的增加而增大,在30 ～ 60℃下0.10 mol/L KCl时最大缓蚀率达47% ～ 52%,具有中等程度的缓蚀作用。产生缓蚀原因如下:在硫酸介质中,钢表面带正电荷[8],Cl-依靠静电引力吸附在钢表面上,从而抑制了硫酸对钢的腐蚀;另外,Cl-是常见的无机配体,含有孤对电子,可以与铁的空d轨道形成配位键发生化学吸附,使钢表面形成了良好的缓蚀剂吸附膜层,起到了良好的缓蚀作用。图1亦表明,KCl对钢的缓蚀率随温度的增加排序为:50℃> 30℃> 40℃>60℃>20℃,即缓蚀率随温度的变化有温度极极值现象。根据Oguzie等[9]的观点,KCl在钢表面的吸附是物理和化学的混合吸附。
不锈钢在中性含Cl-溶液介质中容易发生孔蚀,在实验中,我们仔细观察冷轧钢在含KCl的硫酸中全浸6 h后,未出现孔蚀。
2.2 KCl在钢表面的吸附模型
为进一步深入讨论,现以θ表示缓蚀剂在钢表面所形成的“分子膜”的覆盖程度,θ借用下式计算[10]:
θ=(△W0△W)/△W0 (2)
假设Cl-在钢表面的吸附规律符合Temkin吸附模型 [10]:
θ = (1/f) ln (K c) (3)
式中c为缓蚀剂浓度;K为吸附平衡常数;f为表征金属表面的不均匀程度和吸附质分子之间的作用力的常数。用计算机作θ～ lnc 直线回归处理结果列于表1,图2为θ与lnc的直线相关图。
表1中的数据及图2都很好地说明θ～lnc 直线的相关系数(r)十分接近1;说明在此条件下,Cl-在钢表面的吸附满足Temkin吸附方程。从表1可看出,参数f > 0表明吸附在钢表面的缓蚀剂分子之间存在相互排斥力[4];再有,吸附平衡常数(K)下降随温度升高也存在温度极值现象,这也进一步表明缓蚀率随温度存在极值现象。
●-20℃; ○-30℃; ╳—40℃; △-50℃;▲-60℃
2.3 硫酸浓度对缓蚀率的影响
图3为30℃时0.10 mol/L KCl对冷轧钢的缓蚀率(IE)随硫酸介质浓度(c)的变化曲线。图3表明,缓蚀率随硫酸浓度的增加而增加,且增加的趋势可以明显分为两部分,在1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4中缓蚀率随酸浓度增加的趋势平缓,而在3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4中增加趋势明显,在7.0 mol/L H2SO4中最大缓蚀率为80.1%。我们研究[1]发现有机缓蚀剂一般随酸浓度增加而减小;所以KCl在钢表面的吸附和缓蚀规律和有机缓蚀剂明显不同,呈现出自身独特的规律。KCl对冷轧钢的缓蚀率随酸浓度增加而增大,原因可能是由于Cl-与腐蚀产物发生化学作用,产物吸附在钢表面,形成牢固的缓蚀剂膜层。
假设冷轧钢的腐蚀速度v与硫酸浓度(c)符合Mathur经验公式[11]:
lnv=lnk+Bc (4)
式中B为动力学常数,k为速度常数。 图4表明在空白H2SO4溶液中ln v～c具有良好的线性关系,线性相关系数为0.9973,原因可能是在硫酸介质中钢发生均匀腐蚀,活化表面状态突变很不明显。然而,在添加了0.1 mol/L KCl的溶液中,由于缓蚀体系的复杂性,ln v～c曲线明显地分为了两个部分——1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4(稀硫酸)和3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4(浓硫酸)。这可能表明,添加Cl-后冷轧钢在1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4(稀硫酸)和3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4(浓硫酸)的腐蚀速率明显出现了两个不同的过程,即Cl-在钢表面的吸附改变了钢的表面活化状态。值得注意地是,1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4及3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4范围内ln v～c都呈好的线性关系,线性相关系数分别为0.9991和0.9903,故可用(4)式进行讨论;动力学数值列于表2。
根据Mathur经验公式(4),在一定的酸范围,腐蚀速度v由动力学常数B和速度常数k共同决定。表2表明,添加0.10 mol/L KCl后,在1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4浓度范围内,速度常数k和动力学常数B值均明显下降,这说明添加KCl后硫酸对钢的腐蚀能力下降,KCl对钢表现出缓蚀作用;而在3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4浓度范围内,速度常数k增加,动力学常数B则下降了一个数量级,故腐蚀速度的降低主要是由于动力学常数B的下降。
B 为直线ln v～c的斜率,故B值大小表明腐蚀速度随酸浓度改变的幅度。表2表明,添加KCl后动力学常数B在整个硫酸浓度范围(1.0 ～ 7.0 mol/L)内均有所减小,这说明加入KCl后,钢的腐蚀速度随酸浓度的变化幅度都比未加缓蚀剂时有所减小;这是由于同浓度的KCl对钢在不同浓度硫酸中的缓蚀率不同造成的,在本实验中图4表明随酸浓度的增加,缓蚀率增加。另外,表2亦表明,添加0.10 mol/L KCl后,B(1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4)> B(3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4),这说明1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4中钢的腐蚀速度随酸浓度的增加的幅度大于3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4中钢的腐蚀速度随酸浓度的增加的幅度,原因可能是Cl-与腐蚀产物发生化学作用,产物吸附在钢表面,形成牢固的缓蚀剂膜层,改变了金属表面活化状态,即在1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4(稀硫酸)和3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4(浓硫酸)的活化表面状态明显不同。在实验中我们观察到钢在1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4腐蚀浸泡6 h后表面有一层黑色的疏松的腐蚀产物膜,易清洗;而在3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4腐蚀浸泡6 h后取出的钢表面的腐蚀产物的附着力强,难于清洗,这些溶解度较小的吸附物覆盖在钢的表面进而影响了钢的活化表面的更新,使反应速度随浓度增加的幅度而变小,动力学常数B也就变小。
3 结 论
KCl对冷轧钢在1.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4中具有中等程度的缓蚀作用,缓蚀率随温度的变化排序为:50℃> 30℃> 40℃> 60℃> 20℃;随硫酸浓度的增加而增大。KCl在钢表面的吸附符合Temkin吸附模型。冷轧钢的腐蚀规律符合Mathur经验公式,添加KCl后在1.0 ～ 3.0 mol/L H2SO4浓度范围内,速度常数k和动力学常数B值均明显下降;而在3.0 ～ 7.0 mol/L H2SO4浓度范围内,速度常数k增加,动力学常数B则下降了一个数量级。
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硫酸溶液 篇8
(1)精确称取经恒重的基准碘酸钾,通过溶解定容配制成浓度为0.100 0 mol/L的标准溶液。具体步骤如下:①将基准碘酸钾在105±2℃下烘干约2 h,至恒重后置于干燥器中冷却至室温。②用电子分析天平准确称量0.891 7 g恒重并冷却后的基准碘酸钾。③将称量好的基准碘酸钾先用少量水溶解,再转移至250 mL容量瓶中,定容至刻度。
(2)硫代硫酸钠溶液的标定方法。精确量取25.00 mL[C(1/6KIO3)=0.100 0 mol/L]碘酸钾标准溶液,于250mL碘量瓶中,加入75 mL新煮沸后冷却的水,加3g碘化钾及10 mL 0.1mol/L盐酸溶液,摇匀后放入暗处静置3 min。用硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘,至淡黄色,加入1 mL 0.5%淀粉溶液,呈蓝色。再继续滴定至蓝色刚刚褪去,即为终点,记录所用硫代硫酸钠溶液体积(V,单位:mL),其准确浓度用计算公式如下:硫代硫酸钠标准溶液浓度=0.100 0×25.00/V
2 不确定度的来源
硫代硫酸钠标准溶液的不确定度来源主要有以下几个方面:①人员因素引入的相对标准不确定分量。②工作基准试剂质量引入的相对标准不确定分量。③工作基准试剂质量分数引入的相对标准不确定分量。④工作基准试剂摩尔质量引入的相对标准不确定分量。⑤工作基准试剂溶液体积引入的相对标准不确定分量。⑥量取工作基准试剂溶液体积引入的相对标准不确定分量。⑦被标定溶液体积引入的相对标准不确定分量。⑧其他因素引入的相对标准不确定分量。
3 不确定度分量的评定
3.1 硫代硫酸钠标准溶液浓度的A类相对标准不确定分量
按两人八平行测定结果标准偏差评定硫代硫酸钠标准溶液浓度A类相对标准不确定分量。两人各四平行测定结果基本量值见(见表1)。
硫代硫酸钠标准溶液浓度的A类相对标准不确定分量:
3.2 硫代硫酸钠标准溶液浓度的B类相对标准不确定分量
3.2.1 工作基准试剂质量引入的相对标准不确定分量
工作基准试剂质量引入的相对标准不确定分量评定的基本量值(见表2)。
工作基准试剂质量引入的相对标准不确定分量:
3.2.2 工作基准试剂质量分数引入的相对标准不确定分量
工作基准试剂质量分数引入的相对标准不确定分量评定的基本量值(见表3)。
3.2.3 硫代硫酸钠标准溶液滴定体积的合成相对标准不确定分量
(1) 50 mL滴定管实际容量的扩展不确定U=0.01mL,k=2,滴定管实际容量的扩展不确定引入的标准不确定分量:
(2)溶液温度为23℃,温度校正为-0.02 mL,(-0.06 mL)。校正后滴定体积V为25.00 mL,在滴定管校正值的校正点上不存在由内插法确定滴定体积校正值时引入的合成不确定度分量,则u2(V)=0。
(3)温度补正值修约引入的标准不确定分量:
式中u3(V)为温度补正值修约引入的标准不确定分量,单位为mL,a为温度补正值修约的半宽0.05,单位为mL/L;V1为被标定溶液的体积,单位为mL。
(4)硫代硫酸钠标准溶液滴定体积的相对标准不确定分量计算:
3.2.4 量取工作基准试剂碘酸钾溶液体积的合成相对标准不确定分量
(1) 25 mL单标线吸管实际容量的扩展不确定U=0.01 mL,k=2,25 mL单标线吸管实际容量的扩展不确定引入的标准不确定分量:
(2)温度补正值修约引入的标准不确定分量:
(3)用单标线容量瓶定容工作基准试剂碘酸钾溶液后量取体积引入的标准不确定分量:
单标线容量瓶经温度校正后实际容量为250.02 mL。
量取工作基准试剂碘酸钾溶液体积的合成相对标准不确定分量:
3.2.5 工作基准试剂碘酸钾摩尔质量的合成相对标准不确定分量
从IUPAC最新版的原子量表中查的KI03各元素的原子量和不确定度(见表4):对于每一个元素来说,标准不确定度是将IUPAC所列不确定度作为矩形分布的、极差计算得到的,因此相应的标准不确定度等于查的数值除以。
各元素对摩尔质量的贡献及其不确定度分量见表5,表中各数值的不确定度是由前表各元素的标准不确定度数值乘以原子数计算得到。
KIO3的摩尔质量:=126.904 47+47.998 2+39.0983=214.000 97 g/mol。
因此,标准不确定度u()就等于各不确定度分量的平方和的平方根:
工作基准试剂碘酸钾摩尔质量的合成相对标准不确定分量:
3.2.6 硫代硫酸钠标准溶液浓度修约引入的标准不确定度分量
硫代硫酸钠标准溶液浓度修约引入的标准不确定度分量,按以下计算:
将以上计算结果urel(m)、ucrel(w)、ucrel(V)、ucrel(V1)、ucrel(M)、urel(r)带入下列公式,得到硫代硫酸钠标准溶液的B类合成相对标准不确定度分量:
3.2.7 硫代硫酸钠标准溶液浓度的合成标准不确定度
3.2.8 硫代硫酸钠标准溶液浓度的扩展不确定度
uc(c)=k×uc(c)=2×5.89×10-5=1.18×10-4mol/L
3.2.9 硫代硫酸钠标准溶液的浓度表示
(1) c(Na2S2O3)=0.1000mol/L,U=0.0002mol/L,k=2。
(2) c(Na2S2O3)=0.1000(±0.0002)mol/L,k=2。
4 结语
标定硫代硫酸钠标准溶液浓度,不确定度来源中对结果影响较大的是工作基准试剂质量分数。
摘要：文章介绍了标定硫代硫酸钠标准溶液的不确定度评定,按不确定度的来源因素对测量不确定度的贡献作了分析,给出硫代硫酸钠标准溶液浓度扩展不确定度为U=0.000 2 mol/L。
关键词：测量不确定度,硫代硫酸钠,标准溶液
参考文献
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[2]GB/T 18204.26—2000,公共场所空气中甲醛测定方法[S].
硫酸溶液 篇9
1 试验
1.1 试验原料
试验原料为广西金山铟锗冶金化工有限公司10万吨湿法炼锌系统中熔铸工序600kw工频炉产出的锌灰废料, 产出量平均10吨/日。成分如表1所示。
试验用中浸上清液为普通焙砂通过中性浸出后产出的上清液, 其成分如表2
试验用普通电炉锌粉, 其成分如表3
%
1.2 试验原理
试验设计的工艺流程如图1。
锌灰废料在干磨过程中的主要反应有:
碱洗过程主要反应有:
一段净化过程主要反应有:
另有如中浸上清液中含较多Cu离子, 则可达到脱除中浸上清液中Cl离子的效果, 即有反应:
1.3 试验设备
(1) MZ1000型密封式振动粉碎机
(2) 碱洗桶Φ1120mm×2000mm
(3) 过滤设备:15m2厢式手动压滤机1台
(4) 净化桶Φ1120mm×2000mm
1.4 试验方法
(1) 工频炉产出的锌灰经人工挑选出大块锌豆锌块后的锌灰废料, 用密封式振动粉碎机, 通过调整研磨时间来控制研磨后锌灰粒度及有效锌含量。
(2) 研磨后的锌灰加入碱洗桶, 搅拌40min, 过滤。碱洗的目的是尽量把锌灰中的有害杂质氯洗出进入溶液, 减少渣中含氯。滤液可循环使用, 滤渣立刻送下一工序。
(3) 按比例加入上述滤渣, 进行一段净化除铜镉。
1.5 有效锌的检测方法
用三氯化铁为溶剂, 锌灰中金属锌将三价铁还原成二价铁, 以二苯磺酸钠为指示剂, 用重铬酸钾标准溶液滴定, 测定铁量, 换算出锌灰中有效锌的含量。
试剂:乙酸钠溶液—20%;三氯化铁溶液—100g三氯化铁溶解于水中, 加100ml乙酸钠溶液 (20%) 用水稀释至500ml。
分析步骤:称取0.2000g试样置于500ml干燥的碘量瓶中, 加50ml三氯化铁溶液, 摇瓶15min。当试样完全溶解后加入10ml硫酸 (1+5) , 5ml磷酸, 100ml水加7d二苯胺磺酸钠溶液, 用重铬酸钾标准溶液滴定至稳定紫红色为终点。
计算:Zn有效 (%) =T× (V1-V0) /G×100%
式中:T—重铬酸钾标准溶液对锌滴定度, g/ml
V1—消耗重铬酸钾标准溶液的体积, ml
V0—空白消耗重铬酸钾标准溶液的体积, ml
G—试样量, g
2 结果及讨论
2.1 锌灰最佳研磨时间的确定
由于研磨设备采用MZ1000型密封式振动粉碎机, 其运行过程采用水环套降温, 研磨温度不超过100℃, 可保证温度的稳定性, 因此对温度不必进行条件实验。
通过改变不同的研磨时间, 测定锌灰研磨后粒度、有效锌成分变化情况, 确定最佳研磨时间。试验数据如表4
考虑用锌粉净化过程中, 锌粉要求最佳粒度为≥200占85%, 该试验沿用锌粉净化对锌粉粒度的要求, 综合研磨时间对有效锌成分的影响及锌灰研磨效率两方面因素, 从表2可知, 当研磨时间为3~4min时, 研磨后的锌灰粉末中有效锌减少的幅度不大, 且最大限度满足净化过程对锌物料粒度的要求, 从而确定最佳研磨时间为3~4min, 锌灰粉末粒度可达160~200目占85%以上。
2.2 锌灰粉末碱洗过程氯的最佳脱除率
确定用碱洗液固比为8∶1, 碱洗时间40min, 在常温条件下, 通过调节碱的用量, 测得不同Na OH的用量下氯的脱除率及碱洗后液中锌浓度如图2。
当Na OH浓度为4g/l时, 氯的脱除率可达90.06%, 且此时碱洗液中锌浓度很低, 只有0.141g/l, 这是我们愿意看到的。当Na OH浓度增至40g/l时出现锌的溶解, 碱洗液中锌浓度达1.2g/l, 而氯的脱除率增长很少。因此从降低碱成本的角度考虑, 选择用浓度为4g/l的Na OH碱洗, 氯的脱除率可达到预期目标。
2.3 一段净化锌灰的最佳用量
由于本试验验证的是锌灰经研磨后替代电炉锌粉进行一段净化对比成本的影响, 因此, 锌灰研磨后的粉末进行一段净化时, 采用与电炉锌粉净化时相同的技术参数, 达到相同的效果, 此处只需对锌灰粉末的用量进行考查, 其他条件如温度、时间、加入方式均与电炉锌粉净化中浸上清液操作相同, 对比结果如表5。
从表5中可知, 当锌灰用量达到3.8g/l以上时, 净化后溶液中Cu、Cd的含量与用2.5g/l电炉锌粉除Cu、Cd的效果相当。从有效锌的角度分析, 电炉锌粉与锌灰在一段净化除杂中, 有效锌的用量是相同的。按最高成本计算, 用2.5g/l的电炉锌粉净化除Cu、Cd与用4.3g/l经“干法真空研磨-碱洗除氯”后的锌灰净化除Cu、Cd效果相当, 即一段净化除Cu、Cd合格所用锌灰量为电炉锌粉量的1.7倍。折算成锌锭成本则, 电炉锌粉在一段净化过程中消耗量为25kg/吨锌锭, 锌灰在一段净化过程中消耗量为43kg/吨锌锭。
从表5中可知, 锌灰废料中的氯经过“干法真空研磨-碱洗除氯”后进行一段净化除Cu、Cd, 并没有增加净化后液中氯离子的含量, 反而有减少的趋势, 有利于减少氯离子对后段电积锌工序的影响。
2.4 锌灰替代电炉锌粉成本节约量
如将锌灰按新工艺处理后替代锌粉进行一段净化除Cu、Cd, 根据广西金山铟锗冶金化工有限公司10万吨电锌产量, 锌灰替代电炉锌粉成本变化主要体现在:处理锌灰人工、水电费的增加, 电炉锌粉购买成本的节约、锌灰销售收入的减少、锌灰处理设备购置及维护费的增加等方面, 将各项成本列于表6。
按采用新工艺利润保值期2年计算, 锌灰研磨设备价格为60000元/台, 广西金山铟锗冶金化工有限公司年产电积锌10万吨, 需购置2台MZ1000型研磨设备, 则折算成1吨锌锭该设备成本为0.6元/吨锌锭;设备维护成本每年按设备价格的10%计算, 则设备成本为0.06元/吨锌锭;锌灰研磨后碱洗用新水量可循环使用3次, 按液固比8:1及锌灰一段净化除Cu、Cd加入量43kg/吨锌锭, 则每天生产350吨锌锭需要的水量为40.13立方, 按1.5元/立方水价计算, 则水费为0.17元/吨锌锭;电费按研磨15.05吨锌灰需要7.5小时计, 2台MZ1000研磨设备每小时电耗为3kw, 电费按每小时0.75元计, 则电费为0.048元/吨锌锭;计算锌灰废料按该公司实际销售价格5000元/吨计;电炉锌粉按该公司实际购买价格12000元/吨计;锌灰处理只需2名工人即可完成操作, 2名工人每天只需7.5小时时间即可完成从锌灰研磨—碱洗工序的工作量, 生产出的锌灰碱洗渣可满足10万吨电积锌一段净化所需锌灰量的要求。
3 结论
(1) 湿法炼锌熔铸过程产生的锌灰废料可通过“锌灰干法真空研磨-碱洗除氯-直接净化硫酸锌溶液”新工艺实现中浸上清液的一段净化除Cu、Cd, 且技术上工艺简单、投资少、效果明显, 经济上节约一段净化成本28%。
(2) 新工艺适宜的技术条件是:锌灰废料研磨采用MZ型密封式振动粉碎机, 研磨时间3~4min;碱洗液固比8∶1, 时间40~60min, Na OH浓度4g/l, 温度为常温;碱洗后锌灰一段净化投入量为电炉锌粉1.7倍。
(3) 碱洗过后的锌灰在一段净化除Cu、Cd过程中不增加溶液氯离子量, 且有降低趋势, 下一步研究可对高铜上清液进行试验, 可利反应 (7) 实现既除Cu、Cd又除氯的效果。
参考文献
[1]梅光贵, 王德润, 周敬元, 等.湿法炼锌学[M].长沙:中南大学出版社, 2001.
[2]何英.硫酸锌溶液的净化[C]//宁模功.锌冶炼论文全集.北京:中国有色冶金, 2008:412-415.
[3]同迥光.锌冶金工艺学[M].北京:中国有色冶金工业总公司职工教育教材编审办公室, 1986.
硫酸溶液 篇10
关键词：硫酸镍 P204 萃取
中图分类号：P507 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0065-03
溶剂萃取方法因具有分离效率高、能耗低、生产能力大，设备投资少和便于连续工业化运行的优点[1]越来越受到业内青睐。硫酸镍生产过程中的杂质几乎都可以用萃取法来除，但是考虑到较高的Ca、Mg经萃取洗涤后生产微溶易堵塞萃取槽管路；高Fe易与萃取剂形成强的络合物，洗Fe过程需要大量的HCL对环境影响较大；此外，Fe对萃取剂的络合强容易造成萃取剂萃取能力下降。文章对于化学沉淀极易处理的Ca、Mg、Fe这里不再重复，主要研究化学沉淀法不容易处理的Mn、两性元素Zn以及可用硫化物沉淀处理的Cu的萃取处理方法。
1 实验过程和方法
1.1 萃取方法
量取固定体积的硫酸镍溶液按实验要求加入P204萃取剂，振荡数分钟后静置分相，然后测定萃余液硫酸镍溶液中的各种金属离子浓度，进行分析比较。
1.2 所用原料是化学沉淀处理Ca、Mg、Fe后的硫酸镍溶液
具体情况见表1。
1.3 萃取剂及溶剂的选择
2-乙基磷酸单（2-乙基己基）酯（商品名P507）和2-（2-乙基己基）磷酸（商品名P204）和cyanex272都是适合硫酸镍溶液杂质分离的萃取剂；虽然P507的Ni和Co分离能力大于P204远大于cyanex272，但是P507的价格是P204的一倍，实验使用的硫酸镍溶液中还需添加CoSO4，因此笔者选用更经济实用的P204作为萃取剂，经过初期实验比较选用磺化煤油作为溶剂[2]。
2 结果与讨论
2.1 硫酸镍溶液中的Zn、Cu、Mn的萃取分离参数的确定
2.1.1 P204体积分数的确定
在室温下，调节硫酸镍溶液pH值为3.0左右，相比1∶1，改变P204体积分数，振荡1 min，静置5 min，考察P204體积分数与萃取分离的效果关系，实验结果如图1。
由图1可见，P204体积分数越大，Zn、Cu、Mn的萃取分离的效果越好，因为P204浓度大，由图1可见分配比增大，但是实验发现P204的体积分数越大，萃取液在较低的pH值时就容易水解，并且萃取过程中分相慢，容易产生乳化现象，此实验中P204的体积分数选用15%。
2.1.2 P204皂化率的确定
当Zn2+、Cu2+、Mn2+直接被P204萃取后P204中的H+进入萃取液造成水相pH值降低；为了减少水相pH值降低时金属萃取率的影响，因此，先把P204用NaOH皂化[3]，为防止给萃余液中引入Na+而影响产品质量，在已皂化的P204中加入成品硫酸镍溶液，使P204钠皂化转化为镍皂化，反应原理如：
R-H（表示P204）+Na+→R-Na+H+，2R-Na+Ni→R-Ni-R+2Na+
室温下，硫酸镍溶液pH值约为3.0，相比1∶1，P204体积分数为15%，采用不同皂化率进行实验，萃取振荡1 min，静置5 min，实验得出皂化率在10%～70%范围内，Zn2+、Cu2+、Mn2+的萃取率无明显变化，Ni2+的萃取率均在2%以下，但是考虑P204不同皂化率对平衡水相pH值影响较大，体系pH值低时P204容易水解，因此选用30%的皂化率较为适宜。
2.1.3 料液pH值的确定
随着pH值的增大，有机羧酸的解离程度亦增大，分子形态的摩尔数减少，萃取的分配系数D值小于1，尤其pH>PKa时对体系分配系数的影响尤为明显。室温下，相比1∶1，P204体积分数为15%，皂化率30%采用不同pH值的料液进行实验，萃取振荡1 min，静置5 min，实验结果如图2所示。
从图2中可见，硫酸镍溶液pH值在3～6之间，Zn、Cu、Mn的萃取率变化不大，均在95%以上，由于pH<4时Ni的萃取率<3%，pH值>4时，不仅Ni的萃取率开始升高，而且体系中出现乳化现象较为明显，综合萃取率和P204水解程度考虑，选择料液pH值约为3.0较为合适。
2.1.4 相比的确定
在室温下，硫酸镍溶液pH值为3，P204体积比为15%，皂化率为30%，改变相比进行实验，振荡1 min，静置5 min，实验得出：相比越大，萃取分离效果越好，相比由0.5提高到2.0，这4种金属的萃取率最多提高5%，综合考虑萃取分离效果及经济成本，选择相比为1∶1。
2.1.5 萃取温度、萃取平衡时间的确定
硫酸镍溶液pH为3，P204体积比为15%，皂化率为30%，相比1∶1，分别考虑萃取温度和萃取平衡时间，得出，在体系温度由室温（20 ℃）向60 ℃上升时这4种金属萃取率随温度的上升而略有提高，其中Mn的萃取率提高3%为最多，综合考虑能耗还是采用室温萃取较为合适，萃取过程速度很快，P204与硫酸镍溶液振荡5 min后，萃取已达到平衡，故平衡时间就定为振荡1 min，静止5 min。
2.1.6 萃取级数的选择
在室温下，硫酸镍pH为3，P204体积比为15%，皂化率为30%，相比1∶1，振荡1min，静止5 min模拟5级逆流萃取Zn、Cu、Mn，由表2可知，到第3级萃余液已检测不到Zn、Cu、Mn，可见经过3级逆流萃取就完成Zn、Cu、Mn的萃取了。
2.2 萃取生产线中各项参数的验证及产品质量检测
具体情况见表3。
3 结论
（1）硫酸镍溶液中铜、锌、锰的萃取剂选用P204经济实用。
（2）在室温下硫酸镍pH值为3.0；P204体积数为15%，皂化率30%，相比1∶1，萃取振荡1 min，静止5 min，经3级萃取可完全除去溶液中的Cu、Zn、Mn。
（3）经过萃取处理后的硫酸镍质量完全达到HG/T 2824-1997优等品的要求。
（4）萃取工艺与传统工艺相比具有：金属回收率高镍损失低的优点，用化学沉淀法处理Cu，虽然Cu的处理率在96%以上但是会造成约3%的镍损失；生产成本低，虽然萃取工艺流程较长工艺控制点多，但是由于收率高，生产成本相对传统化学沉淀可下降500元/吨；产品质量高，萃取剂P204对Cu、Zn、Mn有很好的选择性，萃取后硫酸镍溶液中几乎检测不到Cu、Zn、Mn。
参考文献
[1]汪家鼎，陈家镛.溶剂萃取手册[M].北京：化学工业出版社，2001：430-469.
[2]黄莺，秦炜，戴猷元.溶剂萃取法回收锌锰金属离子的研究[J].清华大学学报：自然科学版，2002（S1）：19-22.