重量法测定s水泥或粉煤灰中三氧化硫的方法探讨

1、摘要：粉煤灰中三氧化硫含量是作为评定粉煤灰品质的重要指标之一。其测定方法有硫酸钡重量法、离子 交换法、碘量法等，其中硫酸钡重量法是基准法，也是用于仲裁的方法。本文结合实际重点分析每一个操 作步骤及注意问题，希望对提高实验的准确性有所帮助。关键词：粉煤灰、重量法、测定、三氧化硫引言 粉煤灰是火力发电厂以煤灰为燃料时排出的细颗粒废渣，粉煤灰作为外掺料与水泥、砂石骨料、水或 适量外加剂拌制成的混凝土，若其中三氧化硫含量过高则影响体积安定性，制成的混凝土则发生不均匀体 积变化，从而导致膨胀、开裂、翘曲等，因此在应用前必需检测三氧化硫含量是否达标具有重要作用。而 较好的测定粉煤灰中三氧化硫含量的方法是硫

2、酸钡重量法，该方法准确度高，适用范围广、成本低、受环 境影响小，在 GB/T176-2008 水泥化学分析方法中被列为测定三氧化硫的基准方法，但该方法的缺 点是分析流程较长、操作繁琐，在实际操作中如果对此法理解不透或其中某个环节疏忽，则容易造成结果 偏低或偏高。本文重点探讨硫酸钡重量法操作过程及应注意的问题。1. 基本原理 1在酸性溶液中，用氯化钡溶液沉淀硫酸盐，即采用 Ba2+ 离子将 SO42- 离子沉淀为 BaSO4 ，沉淀经 过滤、洗涤和灼烧后，以硫酸钡形式称量。从而求得S 、SO3 或 SO42- 离子含量，测定结果以三氧化硫计。重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨2. 仪器和试剂

3、仪器：高温炉、坩埚、定量滤纸、电炉 试剂：盐酸溶液： 1:1 （体积比） 氯化钡溶液： 10% （质量与体积之比） 硝酸银溶液： 1% （质量与体积之比）为克服硝酸银在水中发生水解和预防硝酸银见光分解，须将 1g 硝酸银溶解在适量水中，而后加入 10ml 浓硝酸，再稀释至 100ml ，并储存在棕色瓶中。3. 分析步骤3.1 称取试样 0.5g 于 200ml 烧杯中，加 40ml 蒸馏水分散湿润试样，搅拌使试样完全分解，在搅拌 下加入 10ml 盐酸溶液（ 1 ：1 ），用平头玻璃棒压碎块状物，置于电炉上微沸（5±0.5 ）min ，取下冷却，用定量中速滤纸过滤，用热水洗涤1012

4、次，滤液及洗液收集于 400ml烧杯。加水稀释至约 250ml ,加热煮沸。3.2 滤液于电炉上微沸时，从杯口缓慢逐滴加入 10ml 热的氯化钡溶液，继续微沸 3min 以上使沉淀良好地形成，然后在常温处静置12h 24h或温热处静置至少4h，此时溶液体积应保持在约200ml。3.3 进行第二次过滤，用定量慢速滤纸过滤，以温水洗涤，洗至无白色沉淀，用1% 的硝酸银溶液检验。3.4将滤纸移入已灼烧恒量的坩埚中，于电炉中灰化完全后，放入800 'C950 'C的高温炉内灼烧30min ，取出坩埚，置于干燥器中冷却至室温，称量。反复灼烧直至恒量。3.5 计算：3.6操作流程：称样T分

5、解T第一次过滤T沉淀T第二次过滤T灰化T灼烧T称量沉淀T数据处理4. 操作要求及注意事项4.1 测定条件4.1.1 除去酸不溶物由于粉煤灰试样中含有 SiO2. ，用盐酸溶解试样时 SiO2 可能部分成硅酸凝胶析出影响测定，因此试 样分解后，用中速定量滤纸过滤除去酸不溶物。4.1.2 控制溶液酸度在 0.250.3mol/l 左右（1 ）在这种酸度下进行沉淀，可防止生成BaCO3 、Ba（PO4）2 、BaHPO4 、Ba（OH）2 等沉淀。（2 ）增加 BaSO4 的溶解度，以降低相对过饱和度，利于生成大颗粒沉淀。重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨（3 ）在该酸度下的盐酸溶液中 Fe3+

6、、Al3+ 等离子也不会生成沉淀。（4 ）同时克服了因 Ca2+ 存在而产生的共沉淀现象。4.1.3 晶形沉淀条件 硫酸钡沉淀为晶形沉淀，硫酸钡结晶初生成时比较细小，应按照晶形沉淀条件进行（稀、热、搅、慢、 陈），以便获得相对大的晶形沉淀，便于过滤和洗涤。4.1.4 沉淀在灼烧前应将滤纸充分灰化若有未燃烧尽的炭粒处在，灼烧时 BaSO4 可能被部分还原为 BaS ，使结果偏低，其反应为：BaSO4+2C=BaS+2CO2 f。4.1.5 灼烧硫酸钡的温度应控制在800 C950 'C的温度下灼烧，若温度过高（如 1000 'C以上）BaSO4将分解，影响测定，其反应为 BaSO

7、4=BaO+SO3 f。4.2 测试样品时应注意的问题4.2.1 称取粉煤灰试样前，应将试样放入干燥的烧杯中并搅匀，使所称取的样品具有代表性。4.2.2 分解试样时，向试样中加入盐酸前，应将试样用玻璃棒搅散，加入盐酸后要仔细搅拌，不得有 大块试样存在，以便使试样充分溶解。4.2.3 过滤用的漏斗最好采用长颈漏斗，且过滤前使漏斗颈充满水，即做成水柱，以加快过滤速度。4.2.4 第一次过滤，采用定量中速滤纸，用四折法折叠滤纸，滤纸应紧贴在漏斗壁上，可用手指轻轻 压紧滤纸，排除滤纸和漏斗之间的气泡使接触密实。过滤过程中重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨 注意不要将滤纸弄破，以免发生穿滤现象。过滤时

8、玻璃棒轻触滤纸的三层处。4.2.5 洗涤时，第 1 次洗液滤完后，再进行第 2 次洗涤；第 2 次洗液滤完后，再进行第3次洗涤约洗涤1012次。（洗涤需采用8090 C左右或已煮沸的蒸馏水）4.2.6BaSO4 是晶形沉淀， 为了获得较纯净的 BaSO4 沉淀， 滴加 BaCl2 溶液时应缓慢的地加入， 切 不可将 10mlBaCl2 溶液一次全倒入试验溶液中，否则结果偏高（如表）；且应不断搅拌，以防止因试验 溶液中氯化钡局部过浓而生成过多的晶核。 另外，沉淀过程应当在热溶液中进行， 即将溶液煮沸， 最好 BaCl2 溶液也加热后使用（因为在热溶液中BaSO4 的溶解度略有增大，从而降低了溶液

9、的相对过饱和度；同时在热溶液中还可减少BaSO4 沉淀对杂质的吸附作用）。4.2.7沉淀后不应立即过滤，应对沉淀进行陈化”处理，即将沉淀连同溶液一起在常温处静置12h24h 或温热处静置至少 4h 。陈化可使小晶体不断溶解，大晶体不断长大。因为小晶体的溶解度比大晶体 大，在同一溶液中，对大晶体为饱和溶液时，对小晶体则为未饱和溶液，因此，小晶体就要溶解，溶解到 一定程度时，溶液对小晶体为饱和溶液，对大晶体则为过饱和溶液，沉淀就在大晶体上析出，直至饱和为 止。此时溶液对小晶体有不饱和了，于是小晶体继续溶解。如此反复进行，小晶体逐渐消失，大晶体不断 长大。 “陈化”作用不仅使沉淀颗粒长大，而且使沉淀

10、变得更加纯净，因为小晶体吸附和包藏的杂质在陈化 过程中被排除到溶液中，大晶体总表面积小，吸附的杂质也就减少。4.2.8 沉淀经陈化后，需第二次过滤，应选用定量慢速滤纸过滤 BaSO4 沉淀溶液。因为定量滤纸经过盐酸和氢氟酸处理，蒸馏水洗涤，灼烧后灰分极少，可忽略不计；还应注意所用慢速滤纸的质量，防止 沉淀穿滤。从烧杯往滤纸上转移沉淀时一定要转移干净，若有沉淀粘附在烧杯壁上，可用带橡皮管的玻璃 棒擦洗烧杯。4.2.9 用热蒸馏水洗涤沉淀，应坚持 “少量多次 ”的原则，既不能洗涤次数不够，又不重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨能过量洗涤。若洗涤次数少，则会因沉淀不干净而使分析结果偏高；洗涤次数过

11、多，BaS04沉淀部分溶解，使分析结果偏低。根据经验，一般洗涤 78次即可，每次洗涤约10ml左右。直至用1%硝酸银 溶液检验，无白色AgCI沉淀为止。4.2.10 将沉淀连同滤纸放入一恒重的坩埚，斜盖上坩埚盖，置于电炉上，用低温小心烘去水分，待滤 纸干燥后再提高温度灰化，使滤纸灰化完全。灰化时特别注意不要使滤纸着火，否则会因气流的强烈流动使沉淀飞失。另外，如果灰化温度过高，部分BaSO4沉淀有可能会被还原成 BaS，而使分析结果偏低。4.2.11 沉淀灰化后应放入 800 'C950 'C高温炉内灼烧 30min。反复灼烧的时间应控制在15min左右。沉淀灼烧好后，将坩埚取岀

12、放在石棉板或耐火板上，在空气中稍冷后再放入干燥器中。坩埚放入干 燥器时，预先称量时应将坩埚盖起来，以防吸水。下面是本人在工作实践中采用汕头华能电厂生产的粉煤灰（同一批号）为样品，根据操作过程中的几 个关键步骤，分别进行试验对比，从而得岀的分析数据，分析检测结果。如下表：重量法测定粉煤灰中三氧化硫的方法探讨采用同种试样试验结果计算分析试验情况疳次 数心试样" 质量灼烧后沅 淀的质量mi2（g>试样中sa 的质量分数平疳结果分析心各试验歩骤严 格按规程操作0.52030.0064P0.4却0.42平行试验偏差心 结果准确卩2 *0.5296 J0.00650.42 心在晶形沉淀过 程中一次性倒 入BaCfa溶液卫1心0.50040.00800.血0.57因一次性倒入BaCb 溶液，造成溶液局部 过浓而生成过多的晶 核，使结果偏咼，平 行试验偏差较大Q20.50170.0087a珈陈化后，用热蒸 懾水恍涤沉淀 次数和期量过 多（12次以上戸1心0 50140.0056P0.380.38因过量恍榇，部分4Ba SO4沉淀溶解 使结果偏低心加0.5008$0.0055。松滤纸未经灰化 直接放入高溫 炉灼烧存0,52550.00620.4(0 40因未经灰化，存在未