10.石灰残渣组分分析.doc

电石残渣中各组分分析我们接手的生产部提供的电石残渣，后据称为碳酸钙残渣，其主要成分为：氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙，现欲用其吸收小试中酸性尾气，需要对其进行各组分含量的准确测定。考虑到这三种主要成分均为弱碱性，我们首先想到的就是分步的酸碱滴定，但其相互之间复杂的转换关系以及在实际操作中存在的问题，让我们重新从多种角度来思考问题的解决方法。1. 氧化钙测定：原理：样品中的氧化钙遇水反应生成氢氧化钙，样品的质量定量增加，由增加的质量可以推算其中氧化钙的质量。反应式如下：CaO + H2O = Ca(OH)256 18 74由反应式可以看出每56g CaO可以使样品总量增重18g，故wCaO% = 测定：称取研磨后的样品5g左右于500ml烧杯中，置于烘箱中在105度烘至恒重，准确称其质量记为m1 , 后加足量蒸馏水溶解，充分搅拌至白色颗粒全部消失，然后将烧杯置于烘箱中在105度烘至恒重，取出后置于干燥器中冷却到室温，准确称其质量记为m2，按上式计算样品中CaO质量分数。2. 氢氧化钙和碳酸钙测定：我们分别用化学滴定法和重量法进行测定并将测定结果进行了对比。2.1化学滴定法： 原理：样品一旦溶于水后，其中的氧化钙转变为氢氧化钙，弱碱性，以酚酞做指示剂用盐酸滴定，测定的实际是样品中原来的氢氧化钙和氧化钙转变成的氢氧化钙的总量，扣除氧化钙转变成的氢氧化钙（以上述测定的氧化钙的量来推算）就可以得到样品中原来的氢氧化钙的量；碳酸钙微溶于水，微碱性。可以用甲基橙做指示剂用盐酸标液来继续测定。测定：称取研磨后的样品m 克，加入100ml的10%甘油-水溶液，待完全溶解后，先加3-5滴酚酞指示剂，用0.05mol/L的盐酸标准溶液滴定至溶液的红色褪去后30s不返色，所消耗的盐酸标液体积记作V1 ；接着再加3-5滴甲基橙指示剂，用0.05mol/L的盐酸标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙色，所消耗的盐酸标液体积记作V2 ，按以下两式计算各自含量。2.2重量法：原理：氢氧化钙于580-600C会分解成为氧化钙和水，水在空气中逸去，样品的质量会因此减少，由减少的质量可以推算其中氢氧化钙的质量；碳酸钙于800C会分解成为氧化钙和二氧化碳，二氧化碳在空气中逸去，样品的质量同样会因此减少，由减少的质量就可以推算其中碳酸钙的质量；样品中的氧化钙在这些过程中没有变化。测定：称取研磨后的样品m0克，置于已恒重的坩埚中，于580-600C马弗炉中烘烤 .小时，取出后置于干燥器中冷却到室温，称重，记作m1；继续放于800C马弗炉中烘烤小时，取出后置于干燥器中冷却到室温，称重，记作m2；按下式分别计算各自含量。3盐酸不溶物测定：测定：称一定质量样品，用过量1+1盐酸溶解，过滤后于110oC烘箱中烘干，干燥器中冷却至室温，称量。残渣送ICP室 做原子发射光谱测定(用碱熔解残渣，再用硫酸溶解)。4结果与讨论：4.1由于样品本身就是残渣，大小不一，质地不均匀，在进行任何测定前，都需要充分研磨。4.2在测定氧化钙时，整个过程要在短时间内完成，防止试样吸收空气中的CO2生成CaCO3 。4.3在用化学滴定法测定氢氧化钙的实验过程中发现：由于氢氧化钙在水中溶解度不大，样品固体颗粒有包裹作用，溶液不断返色，仅仅是用水溶解的话，即使不停搅拌四小时后溶液返色情况比较明显，不能完全滴定到终点。若在体系中加入少量甘油，氢氧化钙溶解度变大，搅拌滴定一小时后就可以有约99%氢氧化钙（经计算）被滴定，大大缩短了分析时间。4.4 从ICP对酸溶和碱熔样品分析的结果来看，样品中除了氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙之外，还有硅酸盐、SiO2、P和一些金属（Fe、Ni、Sr、Mn、Zn、Cr、Li等）盐,主要是硅酸盐、SiO2、P和和一些金属（Fe、Ni、Sr）盐。ICP结果FeNiSiO2PSrMnZnCuppm26430268109176130611292007018.9ICP结果CrLiAsCoCdBeMoppm53.059.8714.412.555.432.872.6 4.5从下表结果可以看出两种方法的差别不是非常明显，但是重量法存在分析时间较长的缺点，而化学法存在-一则近滴定终点时溶液不断返色，二则不能完全直接测定所有的组分-的不足，唯一合理的办法就是合理配合，取长补短。方法CaO%Ca(