硫酸-氯化锌法

硫酸-氯化锌法（精选五篇）

硫酸-氯化锌法 篇1

关键词：松香,聚合松香,硫酸-氯化锌法,微波辐射

松香是我国林产化学工业中最重要的产品之一,是一种宝贵的可再生资源。我国一直是松香出口大国,同时又进口美国、日本的改性松香产品。低值出口“上游产品”,高价进口“下游产品”这种落后状况应该改变。发展松香深度加工技术就成为当前我国松香工业发展的必然趋势。松香的深加工产品包括聚合松香、氢化松香、歧化松香、马来松香、松香酯等。聚合松香是其中一种重要的松香改性产品,它具有软化点高、色泽浅、不结晶,有优良的抗氧性,在有机溶剂中有更高的黏度,酸值高等特点,广泛应用于造纸、涂料、油墨、日用化工、食品、黏胶剂、橡胶等行业中[1]。聚合松香的制备一般采用催化聚合工艺,常用的催化剂有H2SO4、ZnC12、A1C13,BF3,等。但现有工艺存在着二聚体的含量低(30% ～ 65%)、软化点低(110～150 ℃)和产品收率低(60% ～80%)等缺陷[2,3,4]。松香深加工的传统工艺存在耗时、耗能、污染大、产率低、后处理困难等缺点,而大量的实验结果表明在微波作用下聚合反应速率快,反应选择性强,产率高,副反应少,体现出节能、环保和效益高等诸多优点[5,6]。现对微波辅助硫酸﹣氯化锌法合成聚合松香的反应进行了研究,考察了催化剂组分的物质量之比、微波功率和微波辐射时间等对松香聚合反应和产品质量指标的影响。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

松香(一级,广西贺州松香厂),氯化锌(分析纯,天津市北方天医化学试剂厂),浓硫酸(分析纯,广东汕头市西陇化工厂),甲苯、无水乙醇、95%乙醇、二甲苯、浓盐酸、氢氧化钾、邻苯二甲酸氢钾等均为分析纯。

PJ21C-AN美的微波炉,美的集团公司;85-2型恒温磁力搅拌器,山东省鄄城光明仪器有限公司;JJ-1精密增力电动搅拌器,常州国华电器有限公司;循环水式多用真空泵,郑州长城科工贸有限公司。

1.2 松香聚合原理

松香中的枞酸型树脂酸具有共轭双键,在催化剂的条件下可以发生聚合反应。本实验先将松香异构化,再进行聚合反应。反应原理如下。

a) 松香中的枞酸型树脂酸(长叶松酸,左旋海松酸,新枞酸等)在浓硫酸条件下异构化为枞酸(以长叶松酸为例)[1]

b.枞酸在催化剂氯化锌的条件下发生聚合反应[7],:

由于枞酸分子具有环状结构,较大的分子量,聚合反应过程中空间位阻大,反应产物主要是二聚体。

1.3 工艺技术路线

实验工艺流程如图1所示。

1.4 实验方法

松香的溶解、异构反应、抽滤、水洗、减压蒸馏方法参加文献[8]。聚合反应采用微波辅助加热法,即称取相应量粉状无水氯化锌,加入到已异构化的松香溶液中,将其迅速移入微波炉中,快速安装好相关仪器,开启增力搅拌器,调节转速,搅拌速度应为加大至不使反应液溅出为准,并设定好微波炉功率和微波反应时间。待设定时间到后,继续回流搅拌几分钟。

1.5 聚合松香的质量指标分析

酸值的的测定方法参见文献[9]。软化点的测定方法是:将一定量产品倒入坩埚中,置于电炉上加热,当产品开始出现熔融状态时,记下此时的温度。平行测量两次,计算其平均值,即得产品软化点。

2 结果与分析

2.1 催化剂组分的物质量之比对聚合反应的影响

枞酸型树脂酸的几种异构体需要通过异构反应转化成枞酸后才能进行聚合反应。浓硫酸是一种很好的异构体催化剂,氯化锌是一种良好的聚合催化剂,通过协同使用这两种催化剂,可以获得很好的协同催化效果。我国传统聚合松香生产工艺一般采用比重1.84的工业硫酸,用量一般在0.15—0.25(以一份松香计)[10]。由于实验采用浓硫酸和氯化锌两种催化剂协同催化的方法,氯化锌对松香聚合反应也有催化作用,因此硫酸用量比传统硫酸法的用量少,故浓硫酸的用量定为松香的20%(w)。为了研究催化剂组分的摩尔比对聚合反应的影响,设计了以下实验:松香与溶剂的重量比为1∶1,浓硫酸用量为松香的20%(w),微波功率264 W,微波辐射时间为1h,改变催化剂组分的摩尔比,制备聚合松香,结果如表1所示。

由表1可知,产品聚合松香得率在一定范围内随n(H2SO4)∶n(ZnCl2)增大而上升,当n(H2SO4)∶n(ZnCl2)达到0.7时,产品得率到达最大值,随后产品得率逐渐下降。当浓硫酸用量少时,松香的异构化反应进程受到不利影响,不利于聚合反应的进行;而当浓硫酸用量较大时,由于浓硫酸能与氯化锌反应,从而减少了实际用于催化作用的氯化锌的量,导致了产品得率的下降。因此,在本实验操作中要严格控制催化剂的组成配比。

松香聚合时要求尽可能地保留羧基不被脱除,这样才能保留聚合松香的一些应用上的优点,而羧基的保留情况是通过酸值来体现的,所以酸值是聚合松香的一个重要质量指标之一。原料松香的酸值一般为(170-180) mgKOH/g,一般聚合松香的酸值范围为(140-160) mgKOH/g。聚合松香的软化点与二聚体含量有相当密切的从属关系,但非直接关系,一般情况下,聚合松香二聚体含量高时软化点也高,所以软化点也是聚合松香的重要质量指标之一,软化点越高越好。由表1可知,产品聚合松香的软化点整体上随催化剂组分的摩尔比n(H2SO4)∶n(ZnCl2)增大而增高,但酸值却随着催化剂组分的摩尔比n(H2SO4)∶n(ZnCl2)增大而降低,产品色泽也相应地变深,这是由于在一定范围内随着催化剂组分中浓硫酸的比例增大,有利于聚合反应的进行,使二聚体含量增大,产品软化点升高。但同时脱羧等副反应也相应地增多,使得产品酸值降低,色泽变深。当催化剂组分的摩尔比n(H2SO4)∶n(ZnCl2)超过0.7时,产品的软化点不再提高,而且产品得率也随之下降。由以上分析可知,催化剂组分的摩尔比过大或过小对松香聚合反应均有不利影响,较合适的催化剂摩尔比应当兼顾软化点、酸值、色泽和得率等指标。综上原因,实验采用催化剂组分的摩尔比n(H2SO4)∶n(ZnCl2)为0.7。

2.2 微波功率对聚合反应的影响

为了研究微波功率对聚合反应的影响,设计了以下实验:松香与溶剂的重量比为1∶1,浓硫酸用量为松香的20%(w),催化剂组分的摩尔比n(H2SO4)∶n(ZnCl2)为0.7,微波辐射时间为1 h,调节微波炉功率,制备聚合松香。结果如表2所示。

由表2可知,随着微波功率的增大,软化点有升高的趋势,但酸值整体上趋于下降,色泽也逐渐变深,得率在一定范围内到达最大值,之后迅速降低。这可能是由于当微波功率较低时,随着微波功率的增大,反应物分子间的相互碰撞更加剧烈,有利于聚合反应的进行,使二聚体含量增大,产品软化点升高。但当微波功率过大时,反应温度过高,致使脱羧等副反应严重,导致酸值降低,产品得率变低,色泽变深。综上原因,本实验选择微波功率为264 W。

2.3 微波辐射时间对聚合反应的影响

为了研究微波辐射时间对聚合反应的影响,设计了以下实验:松香与溶剂的重量比为1∶1,浓硫酸用量为松香的20%(w),催化剂组分的摩尔比n(H2SO4)∶n(ZnCl2)为0.7,微波功率为264 W,调节微波辐射时间,制备聚合松香。结果如表3所示。

由表3可知,当微波辐射时间少于0.75 h时,产品的得率还比较低,软化点也低,这是由于聚合反应还没有反应完全;当微波辐射时间为0.75 h时,产品得率达到最大值,各项质量指标也比较好;当继续增加微波辐射时间时,产品得率有明显的下降,色泽也变深,这可能是由于随着辐射时间的增加,脱羧等副反应增多造成的。综上分析,本实验选择微波辐射时间为0.75 h。

2.4 最优条件下的重复实验

根据前面的单因素实验得到微波辅助硫酸-氯化锌法合成聚合松香的较优条件为:浓硫酸用量为松香的20%,催化剂组分的摩尔比n(H2SO4)∶n(ZnCl2)为0.7,微波功率为264 W,微波辐射时间为0.75 h。在此条件下进行两次聚合反应实验,结果如表4所示。

从聚合松香产品的使用和销售情况看,主要技术指标集中在软化点和酸值要求高、色泽越浅越好、二聚体含量高等,经济指标方面则注重于提高产品收率和降低生产成本[11]。由表4可知,在最优条件下进行聚合反应,所得产品聚合松香的得率平均值为87.0%,酸值的平均值为151.3 mg KOH·g-1,软化点的平均值为141.8 ℃,其质量指标都符合国家标准。普通加热法[3]需120 ℃温度聚合反应 10 h,而本反应只需0.75 h,且反应得率还高,可见微波辅助合成聚合松香反应有很好的重现性和优越性。

3 结论

(1) 微波辅助硫酸-氯化锌法合成聚合松香的最佳工艺条件为:浓硫酸用量为松香的20%(w),催化剂n(H2SO4)∶n(ZnCl2)为0.7,微波功率为264 W,微波辐射时间为0.75 h。在该条件下所得产品聚合松香的得率平均值为87.0%,酸值的平均值为151.3 mg KOH·g-1,软化点的平均值为141.8 ℃,质量指标均符合聚合松香的国家标准。

(2) 和传统工艺相比,反应得率差别不大,而在微波条件下合成聚合松香的工艺聚合反应速率快。存在很大的优越性,有很好的发展前景。

参考文献

[1]刘仕伟,于世涛,六腑胜,等.硫酸-离子液体复合催化剂催化松香聚合反应工艺的研究.林产化学与工业,2005,25(B10):64—68

[2]彭宇.95#聚合松香生产工艺改进研究.广西民族大学学报(自然科学版),2008;14(3):78—80

[3]万福成,赵永和,徐启杰.聚合松香的制备及其含量测定.化学研究,2007;18(3):30—33

[4]李艳林,韦藤劲,刘雄民.聚合松香生产工艺改进研究.化工科技,1999;7(4):52—55

[5]李建芳,高宏,商士斌.微波技术在松香深加工中的应用研究进展.生物质化学工程,2009;43(2):49—53

[6] Gedye R,Smith F,Westaway Ke,t al.The use of microwave ovens forrapid organic synthesis.Tetrahedron Lett,1986;27(3):279—282

[7]韦瑞松,许雪棠,段文贵,等.微波辅助离子液体法合成聚合松香.化学世界,2009;5:280—283

[8]钟志君,黎彦才,朱红斌,等.硫酸一氯化锌法聚合松香的研制.林产化工通讯,1997;(4):3—6

[9]强亮生,王慎敏.精细化工综合实验.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997;61—62

[10]陈素文.松香松节油深度加工技术与应用.北京:中国林业出版社,1997;81—82

硫酸法和氯化法钛白能耗的研究 篇2

1 两类生产方法的特性

(1)硫酸法。硫酸法生产中,钛白粉所需的原料选定为钛铁矿。经过硫酸分解,可得钛白及硫酸混合性的溶液。后期在过滤时,可除掉很难溶解的钛类物质。固液分离及真空结晶后,去除杂质再次水解并且浓缩。在这种基础上,漂白并且洗涤溶液,过滤即可制作出脱水及煅烧后的二氧化钛。研磨脱钛产品,增加转化时必备的晶型促进剂,获得初期的金红石产品。若要加工得出更优质的金红石,那么还需解聚并经过湿性研磨。表层的无机处理去掉了残存下来的多余盐分。干燥处理之后,再次加入有机处理并且粉碎产物[2]。

(2)氯化法。氯化法用来制作钛白产物,可选的原料包含了白色钛石、人造或天然性的金红石、氯化后的钛渣、钛铁矿等原材。初次反应之后,可制作出四氯化钛。后期设定了气相氧化及精馏提纯的步骤,分离可得速冷状态下的二氧化钛。氯化法处理中,包含的步骤分别为氯化、氧化及后期处理。较粗粒径的原材在去掉有机物后,即可得到更加精细的四氯化钛。在这个步骤中,包含了返回泥浆的处理。氧化的工序中,气相提取可得氧化钛的金红石粒子。先期预热之后,同步加入预热的三氯化铝,这样即可符合设置的氧化反应。氧化的流程包含了冷却、分离固相及气相、返回氯气等步骤。脱氯制作出半成品的浆液,再送入后续的加工及处理。

2 能耗的对比

硫酸法制作时,选取了46%左右质量分数的钛铁矿。浓缩废酸后,可得每吨2.2的综合性能耗。然而,若选取90%的高钛渣当作原材,那么将会呈现为明显上升的能耗。若选取了基态的钛铁矿,那么不必再次予以深加工。与此同时,在万元产值方面,氯化法也拥有优势。生产钛白附带了绿矾这类产物,但绿矾很难顺利在市场上销售[3]。然而,冶炼高钛渣附带的粗铁产物却拥有优良的销路,可被再次运用。详细来看,两类制作方式相比得出如下的能耗状态。

(1)生产流程内的能耗。针对脱钛类或者金红石类的产品,选用硫酸法都可用来制作。然而,对比工艺流程可知,硫酸法包含了交错性的复杂流程,通常都会超出20道或更多工序。在这种状态下,硫酸法排出来的废弃物将变得更多。在转变晶型时,焚烧也将会耗费额外的能源。脱钛晶型应被转为金红石,这种转变后的钛白粉也很难符合最佳的晶型特性。针对于不同批次,氯化法相比于硫酸法也呈现了偏大差异。这主要是由于,氯化法设定了连续性的钛白制作流程,这种流程更简易并且很易予以控制。在制作产品时,也更易符合最优的特性,缩减了废弃物,省略了烧结及煅烧的步骤,很易解聚钛白粉内部的微粒。制作产品时,相比可以获得更优的质量,节省了额外的能耗[4]。

(2)原材的耗费。某些情况下,可选高钛渣当作氯化法所需的原材。从总体能耗来看,氯化法是占有优势的。然而,若加入了冶炼钛渣耗费的总能量,那么高钛渣的生产方式就呈现为较大的能耗量。从万元产值来衡量,氯化法拥有更高层次的综合性优势,也提升了原材利用的成效。例如:若选用70%比例的钛铁矿,那么整体周期内消耗掉的能耗将会缩减40%或者更多,由此可以制作优质的钛白粉。选用原料时,氯化法可选取60%至90%含二氧化钛总量的原料,选择范围较广。

(3)综合性的能耗。综合来看,氯化法可以减低能耗。经过理论运算,可知制作钛白的流程内,辅助性的配套工序包含了酸解、煅烧以及水解,这些步骤中的焓变都是较显著的。针对其余工序,例如粉碎钛矿、洗涤矿渣、过滤及澄清、原料的浓缩冷却、漂白水洗以及盐处理、干燥及润湿的化学处理,这些步骤都应归入整体范围内的钛白制作能耗。对于状态函数,热效率的运算密切关系到水解、煅烧及酸解。例如:煅烧反应消耗了90%的热能耗,然而在这个范围内仅存7%的反应热。由此可见,未来优化硫酸法节能的根本思路应为缩减各步骤内的能耗,这种基础上再去获得更优的热效率。氯化法得到了30%的能耗成效,节能的要点应为缩减精制流程中的各类能耗。

3 归纳得出结论

理论能耗及真实生产流程内的能耗并非相等,而是有差异的。计算能耗效率,就要用理论上的能耗除以生产钛白各步骤内的综合性能耗,从而得出结论。真实的生产步骤中,偏低能耗的根源即为状态函数或者焓变。焓变的变化体现为多工序,并非单纯包含于水解及酸解中[5]。相比来看,氯化法可获得更优的状态函数。

生产钛白可选用原料的硫酸,但制作的流程内还会附带较多酸液。针对废弃液体,若能妥善处理即可转为再次运用的原材,转变为硫酸等。未来生产改进中,可以增设联合处理必备的硫酸及钛白装置。这样做,在根本上减低了超限性的选购硫酸经费以及总体运费。与此同时,还可提取附带性的副产品及余热。例如:抽汽式机组可用附带的气体来发电。若能提取1吨的钛白产物,则可节省3吨或更多的低压蒸汽能耗,获得250千瓦时的发电总量。此外,若能选用60%钛铁矿来生产,还可进一步减低能耗,因而凸显了氯化法独有的优势。

4 结语

要衡量综合性的节能优势,有必要兼顾理论上的能耗状态及真实的综合能耗。经过对比之后,才能评断硫酸法以及氯化法针对于钛白生产的耗能情况。然而不应忽视,钛白生产流程内的总体能耗并非全部要点,还需衡量投资、运转的总成本、钛白制作的质量。从现状看,生产钛白可用的配套工艺仍呈现为短缺的状态。若选取氯化法用来生产,那么还需配备最佳的技术来源及条件。未来的实践中,需要不断摸索并且归纳钛白生产的经验,服务于总体生产质量的提升。

参考文献

[1]唐文骞,张锦宝.硫酸法和氯化法钛白能耗分析与评述[J].无机盐工业,2011(06):7~9.

[2]邓捷.钛白粉硫酸法与氯化法清洁生产比较[J].中国涂料,2011(12):14~16+54.

[3]丁浩,刘玉芹,周红.中国钛白粉生产环境效应及可持续发展[J].地学前缘,2014(05):294~301.

[4]刘飞生,谢刚,于站良,等.氯化法生产钛白工艺的研究进展[J].材料导报,2014(15):113~118.

氯化钙中硫酸根离子的快速测定 篇3

硫酸根含量是客户要求中一个非常重要的指标,HB/T2327—92行业标准中采用重量法,该方法主要的缺点是操作手续繁琐,条件不易控制如:需控制酸度、掌握氯化钡的加入量以及其他因素干扰。试样需要经过沉淀、过滤、洗涤、灼烧、恒重等过程,耗时长约8-9h、能耗高。本文采用钡离子与硫酸根离子生成难溶的硫酸钡,使溶液浑浊,然后用比色计进行比色测定、计算。通过查阅相关资料和实验条件的选择测定,从而得出了测定过程中各个条件的最佳控制值。本方法利用仪器分析代替化学分析,从而节约了大量的人力和物力。能及时的为客户及生产提供可靠数据。

2. 试验部分

主要试剂与仪器

(1)试剂:

盐酸溶液(1+1)

氯化钡溶液(120g/L)

乙醇溶液(50%体积比)

硫酸盐标准比浊溶液:经100—105℃干燥的优级纯K2SO40.1814g,水溶解后定容于1000ml容量瓶中,SO42-溶液浓度为0.1mg/ml。

(2)仪器:

721型分光光度计、分析天平、电炉、烧杯、容量瓶、吸量管、漏斗。

3. 条件选择

(1)试验酸度及氯化钡加入量的选择

(1)酸度

通过查找资料,经过分析得出盐酸的加入量一般为2ml(1+1),因为氯化钙产品中有水不溶物,经过实验得知,里面的绝大多为酸溶物。为了补充反应用去的盐,以保证其溶液中的酸性条件,所以在分析实验时应多加些盐酸。

(2)经过对照比对,在HB/T2327—92中要求氯化钡的加入量为10ml,因为氯化钡为有毒化学试剂,经过比对,在本试验方法中选择氯化钡的加入量为5ml。

(2)实验溶液需要过滤

通过资料及实验得出,样品在加入盐酸后要用中速定性滤纸过滤。再进行以下操作步骤。

(3)测定波长的选择

将试验样品加入2ml盐酸(1+1),置于电炉上低温加热至沸,冷却过滤,将滤液置于电炉上加热至沸,加入10ml无水乙醇,再缓慢加入5ml氯化钡溶液。继续煮沸2分钟。稍冷后,将试验溶液定容到250ml容量瓶中。放置15分钟。经过试验得出透射比浊在440—720nm波长下均可测定,但随着波长的增大,吸光度下降。试验结果如表1。

由表1试验结果显示,选择波长为460nm。

(4)静置时间的选择

将试验样品加入2ml盐酸(1+1),置于电炉上低温加热至沸,冷却过滤,将滤液置于电炉上加热至沸,加入10ml无水乙醇,再缓慢加入10ml氯化钡溶液。继续煮沸2分钟。稍冷后,将试验溶液定容到250ml容量瓶中。静置5、10、15、20、40分钟,在460nm的波长处,选用3cm比色皿比色。试验结果如表2。

由表2得出,选择静置时间为15分钟。

(5)乙醇加入量的选择

乙醇的作用可使低含量的SO42-沉淀完全,使测定结果稳定。经过试验分析得出,实验结果见表3。

由表3得出,本方法采取使用5ml乙醇加入量。

(6)标准工作曲线绘制

在一组200m L烧杯中,加入0.8ml盐酸,分别加入0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00m L硫酸盐标准比浊溶液加水至约40m L,置于电炉上低温加热至沸,冷却过滤,将滤液置于电炉上加热至沸,加入2ml无水乙醇,再缓慢加入2ml氯化钡溶液。继续煮沸2分钟。稍冷后,将试验溶液冷却后定容到一组100ml容量瓶中。放置15分钟。以试剂空白为参比,选用3cm的比色皿,在460nm的波长下测定溶液的吸光度,绘制标准工作曲线,计算回归方程和相关系数。

4. 氯化钙中硫酸根离子的分析方法

称取10g(精确到0.001g)试样于250ml烧杯中,加2ml盐酸(1+1),置于电炉上低温加热至沸,冷却过滤,将滤液置于电炉上加热至沸,加入5ml无水乙醇,再缓慢加入5ml氯化钡溶液。继续煮沸2分钟。稍冷后,将试验溶液定容到250ml容量瓶中。放置15分钟。以试剂空白为参比,选用3cm的比色皿,在460nm的波长下测定溶液的吸光度在标准曲线上找出对应的浓度,并计算出硫酸根的含量。

分析结果以质量百分数表示硫酸根的含量。

式中:m1——由工作曲线上查得的试样溶液中硫酸根的质量。

m——试样的质量。

5. 方法准确度的测定

在上述定条件下,用快速法对4种氯化钙样品进行测定,结果与HG/T2327-92中标准法(重量法)测定的质量分数测量结果相比较,结果见表4。

经计算得出:

选择95%置信度,查得F=9.28,因1.82<9.28即F计算<F,所以快速方法与标准方法的精密度S2与S1之间无明显差别,可以继续进行t检验:

选择95%置信度,经查理论统计t检验表,当自由度为6时,t=2.45,因0.12<2.45,所以两次测定结果无显著性差别,所以可以用快速分析方法代替标准法。

6. 结论

利用分光光度法对成品氯化钙中的硫酸根离子进行快速测定,过程中省略了沉淀、过滤、洗涤、灼烧、恒重等实验过程,本文证明该方法在实际生产中,能够满足生产的要求,能够为客户提供及时有效的数据,是一种快速、准确测定成品氯化钙中硫酸根离子的方法。

参考文献

[1]夏玉宇主编.化验员实用手册.—2版,—北京;化学工业出版社,2004.11.

[2]胡伟光,张文英主编.定量化学分析实验.—北京;化学工业出版社,2004.

[3]魏琴.工业分析[M].北京:中国科学技术出版社,2002.

[4]张云洪主编.《生产质量控制》武汉.武汉理工大学出版社2002.8.

硫酸铵-氨水溶样测定氧化锌含量 篇4

1 实验部分

1.1 主要试剂

锌标准溶液 (1.0000g·L-1) :称取金属锌1 g (99.99%) 于烧杯中, 加20 m L盐酸 (1+1) , 加热溶解, 冷却后移入1 L容量瓶中, 加水至刻度, 摇匀;

EDTA溶液 (0.02 mol·L-1) :称取乙二胺四乙酸二钠7.4 g溶解于200 m L水中, 稀释至1 L, 摇匀, 用锌标准溶液标定;

乙酸-乙酸钠缓冲溶液:称取乙酸钠80 g溶解于300 m L水中, 加冰乙酸10 m L, 稀至1 L, 混匀;

甲基橙指示剂 (1 g·L-1) , 二甲酚橙指示剂 (5g·L-1) , 硫代硫酸钠溶液 (100 g·L-1) , 硫酸铵溶液 (200 g·L-1) , 氨水。

1.2 氧化锌的测定

称取0.2000 g试样于150 m L烧杯中, 加200 g·L-1硫酸铵溶液10 m L, 5 m L氨水, 用玻棒搅拌加热5 min, 取下冷却后移入100 m L容量瓶中, 用水定容至刻度, 摇匀。干过滤, 用移液管吸取20 m L试液于250 m L锥形瓶中, 加1滴1 g·L-1甲基橙, 用 (1+1) 盐酸滴加至溶液刚好变红色, 然后加1滴 (1+1) 氨水使溶液变黄色, 加入15 m L乙酸-乙酸钠缓冲溶液, 加2 m L 100 g·L-1的硫代硫酸钠溶液, 摇匀。加2滴5 g·L-1二甲酚橙指示剂, 用EDTA标准溶液滴定至溶液变为亮黄色为终点。

2 结果与讨论

2.1 硫酸铵溶液用量

按测定方法, 称取0.2000 g试样, 加5 m L氨水, 改变200 g·L-1硫酸铵溶液的用量进行对比试验。试验结果表明, 随着硫酸铵溶液用量的增加, 试样溶解速度加快, 硫酸铵溶液用量为6 m L时, 加热5 min后试样分解完全, 本试验硫酸铵溶液用量为10 m L。

2.2 氨水用量

按测定方法, 称取0.2000 g试样, 加200 g·L-1硫酸铵溶液10 m L, 改变氨水的用量进行对比试验。试验结果表明, 氨水用量2 m L时, 加热5 min后试样分解完全, 本试验氨水用量为5 m L。

2.3 溶样时间

按测定方法, 试样于硫酸铵-氨水溶液中搅拌加热3 min后, 试样分解完全, 本试验搅拌时间为5 min。

2.4 共存离子的影响

硫酸铵-氨水溶液溶解氧化锌是氨水与氧化锌络合成Zn (NH3) 42+, 铁、铅、锰等金属氧化物与氨水无络合作用, 这些金属氧化物不溶于试液中。试液为碱性, 铁、铅、锰等金属离子在碱性条件下生成氢氧化物沉淀, 不干扰锌的测定。铜等金属离子能与氨水络合而干扰测定, 可在滴定前加2 m L 100g·L-1的硫代硫酸钠消除铜离子的干扰。金属锌不溶于硫酸铵-氨水溶液, 故不干扰测定。试验分别选用金属锌、氧化铁、氧化铅等物质按测定方法试验, EDTA标准溶液消耗量均与空白值一致, 可见这些物质均不干扰氧化锌的测定。

2.5 分析结果

按试验方法对3个样品进行分析, 测定结果见表1。试验结果表明, 本测定方法操作简单, 测定结果准确可靠, 相对标准偏差 (n=6) 小于0.11%。

表1样品分析结果 (n=6)

摘要：研究采用硫酸铵-氨水溶解氧化锌试样, EDTA滴定法测定氧化锌含量。结果表明, 用200 g.L-1硫酸铵溶液10 mL, 5 mL氨水溶解分析试样, 搅拌5 min后试样中氧化锌溶解完全, 金属锌、氧化铁等杂质不溶, 氧化锌的测定不受这些杂质的干扰, 测定结果与传统溶样方法的测定结果相吻合, 相对标准偏差小于0.11%。

关键词：氧化锌,溶样,硫酸铵-氨水

参考文献

[1]徐红江, 张廷安.低品位氧化锌矿冶金进展[J].有色矿冶, 2009, 25 (2) :28-30.

[2]唐华应, 方艳.强碱分离-EDTA滴定法测定黄铜中锌量[J].四川有色金属, 2006, (3) :39-41.

[3]谭力红.氢氧化钠沉淀分离EDTA滴定法测定锌[J].冶金分析, 2004, 24 (2) :78-79.

[4]北京矿冶研究总院分析室.矿石及有色金属分析手册[M].北京:冶金工业出版社, 1990.

硫酸-氯化锌法 篇5

1材料与方法

1.1 水样采集地点

宣武区划分为大栅栏、椿树、广内、广外、牛街、白纸坊、陶然亭、天桥8个街道。本中心每年在8个街道分别设立1个居民生活饮用水监测点, 以此监测点作为“南水”入京前及入京后期水样采集点。“南水”入京初期每个街道设立2个水样采集点。

1.2 水样采集时间

2008年8-9月为“南水”入京前期, 2008年10月10-22日为“南水”入京初期, 2008年11-12月为“南水”入京后期。“南水”入京前期及入京后期每月初在各采集点采1次水样, “南水”入京初期, 即2008年10月10-17日每日采集各点水样1次, 10月22日再次对各采集点进行采样检测。

1.3 检测项目

氟化物、氯化物、硫酸盐。

1.4 检测方法

按《生活饮用水标准检验方法》中无机非金属指标检测方法进行检测[1]。

1.5 仪器与试剂

DX-120型离子色谱仪 (美国戴安公司) , AS14阴离子分析柱, AS14阴离子保护柱, 0.45 μm滤膜。氟化物、氯化物、硫酸盐标准溶液, 由中国计量科学研究院提供。碳酸钠、碳酸氢钠为分析纯。实验用水为去离子水。

2结果

2.1 “南水”入京前氟化物、氯化物、硫酸盐情况

以本中心在8个街道设立的居民生活饮用水监测点检测数据作为“南水”入京前的参考数据。数据见表1。由表1 可见, 宣武区居民生活饮用水中氟化物、氯化物、硫酸盐均符合国家标准并处于较低水平。氟化物、氯化物、硫酸盐的含量分别为0.205～0.340 mg/L、27.2～46.6 mg/L、41.3～70.8 mg/L。

2.2 “南水”入京初期氟化物、氯化物、硫酸盐变化情况

2008年10月10-17日每日对宣武8个街道居民生活饮用水中氟化物、氯化物、硫酸盐变化情况进行检测, 22日对各采集点水样进行再次检测。居民生活饮用水中氟化物、氯化物、硫酸盐以每个街道两个采集点检测结果的均值代表该街道情况。

2.2.1 氟化物

“南水”入京初期, 8个街道居民生活饮用水中氟化物波动为0.290 ～0.578 mg/L。见表2。其中牛街街道10月10日氟化物检测结果最高, 为0.578 mg/L, 与该街道9月份监测结果比较升高1.1倍, 次日开始逐渐下降;椿树街道10月12日氟化物检测结果为0.460 mg/L, 14日氟化物检测结果略有上升达0.536 mg/L, 10月15日下降至0.373 mg/L。其余各街道居民生活饮用水中氟化物无明显变化并较稳定。

2.2.2 氯化物

8个街道“南水”入京初期居民生活饮用水中氯化物波动为33.7～70.3 mg/L。见表3。检测第1天即10月10日结果表明, 广内等6个街道的居民生活饮用水中氯化物略高于其他检测日的结果。牛街街道居民生活饮用水中氯化物波动为39.0～51.6 mg/L, 略低于其他街道;其余各街道居民生活饮用水中氯化物水平接近。

2.2.3 硫酸盐

8个街道居民生活饮用水中硫酸盐波动为78.4～139.3 mg/L。见表4。广内街道第1天即10月10日检测结果最高, 为139.3 mg/L, 与该街道9月份监测结果比较升高1.2倍。广外等其余7个街道的居民生活饮用水中硫酸盐在10月11日达到高点, 从10月12日起回落, 且各街道居民生活饮用水中硫酸盐水平接近。

2.3 “南水”入京后期氟化物、氯化物、硫酸盐情况

鉴于10月份各指标检测结果, 11-12月继续观察“南水”入京后期宣武8个街道居民生活饮用水中氟化物、氯化物、硫酸盐情况。结果见表5。 各街道居民生活饮用水中氟化物、氯化物水平下降至“南水”入京前的水平, 除广外街道外, 其余各街道居民生活饮用水中硫酸盐呈下降趋势, 但仍高于“南水”入京前的水平。

3讨论

宣武区是北京市中心城区之一, 位于市区西南部。全区划分为广内等8个街道。“南水”入京前宣武区居民生活饮用水来自地下水, “南水”进京期间, “南水”占居民生活饮用水60%, 因此“南水”的水质状况直接影响居民生活饮用水的各项指标。据报道[2], 2002-2006年对河北省岗南等水库水质多次监测除总氮外均达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类, 此次入京“南水”水质达到《地表水环境质量标准》Ⅲ类以上, 符合向北京供水的水质要求。此外, 南水北调工程采取了多种措施控制输水渠道的沿途污染源, 保证水质在整个输水过程中性质稳定。

《生活饮用水卫生标准》规定氟化物、氯化物、硫酸盐为常规及一般化学性检测指标。硫酸盐在地壳中是一种丰富的离子, 饮用水中硫酸盐浓度过高, 易使锅炉和热水器结垢, 产生不良的水味。水中氯化物浓度过高, 对配水系统会有腐蚀作用。氟是人体必需的微量元素之一, 但摄入过多会导致急性或慢性氟中毒[3]。因此, 通过对3种阴离子的检测可侧面反映出水质的状况。

3种阴离子各阶段检测结果表明, 宣武区各街道“南水”入京初期氟化物、氯化物、硫酸盐水平均高于“南水”入京前期, 但均未超过国家标准, 其中氟化物、硫酸盐升高幅度较大。“南水”入京后期即入京第2个月, 各街道3种阴离子水平有不同程度的回落, 其中氟化物、氯化物逐渐降低至“南水”入京前的水平, 硫酸盐呈下降趋势但仍略高于“南水”入京前的水平。“南水”水质状况与供应宣武区居民饮用的地下水水质状况不同是造成3种阴离子升高的原因。水质状况的差异影响了水厂的处理, 初期出现3种阴离子升高的现象。随着水厂处理工艺的调整, 3种阴离子水平逐渐下降。

通过对不同时期检测结果的比较, 表明“南水”对宣武区居民生活饮用水中氟化物、氯化物、硫酸盐3种阴离子有一定影响, 经过水厂不断处理, 影响逐渐减小, 适于北京市居民饮用。

摘要：目的了解南水北调对北京市宣武区居民生活饮用水中氟化物、氯化物、硫酸盐的影响。方法用离子色谱法检测“南水”入京前、入京初期及后期宣武区8个街道居民生活饮用水中的氟化物、氯化物、硫酸盐的含量。结果“南水”入京初期, 宣武区居民生活饮用水中氟化物、氯化物、硫酸盐均有不同程度升高。“南水”入京第2个月, 氟化物、氯化物逐渐降低至“南水”入京前的水平, 硫酸盐呈下降趋势但略高于“南水”入京前的水平。结论南水北调对宣武区居民生活饮用水中氟化物、氯化物、硫酸盐影响较小。

关键词：南水北调,氟化物,氯化物,硫酸盐

参考文献

(1) GB/T 5750.5-2006, 生活饮用水标准检测方法无机非金属指标 (S) .

(2) 徐扬, 樊康平, 顾学农.南水北调对北京供水水质的影响及所采取的措施 (J) .城镇供水, 2006, (5) :13.