工业分析实验

工业分析实验第一页，共五十五页，2022年，8月28日实验一钢铁中的碳硫测定一、目的要求1．了解碳硫测定仪的结构和使用操作。2．熟悉用气体吸收法测定碳、硫的过程。二、基本原理钢铁中碳量是用气体容量法，在特定的钢铁定碳仪中测定。气体容量法的实质是使钢铁样品在不断通入氧气流的特定管式炉中于高温燃烧，第二页，共五十五页，2022年，8月28日

使化合碳及石墨碳氧化生成CO2，硫氧化生成SO2。

C+O2→CO2↑4Fe3C+13O2→4CO2↑+6Fe2O3Mn3C+3O2→CO2↑+Mn3O44FeS+7O2→2Fe2O3+4SO2↑

测量生成的CO2及过量的O2体积，然后用KOH溶准吸收CO2，再测量剩余O2体积，两体积之差，则为钢铁中碳生成CO2体积，由CO2体积可计算出钢铁中碳的含量。第三页，共五十五页，2022年，8月28日

钢铁碳硫仪分析法的工作原理气路原理氧气瓶有YQY-6型减压阀，其减压阀出口压力应为0.3-0.35Mpa,即公斤/厘米2，经过特效氧气净化后，由一个二们三通电磁阀DZ1进行控制，向燃烧炉供氧；另一路由电磁阀DZ5控制，向水准瓶加压，实现碳的自动分析。第四页，共五十五页，2022年，8月28日自动定硫滴定原理采用一个防腐电磁阀DZ8，完成碘酸钾滴定液快滴和慢滴过程。滴定开始时，硫吸收溶液颜色很淡，光电转换的输出信号较大，立刻进入模数转换接口电路与快滴基准电压比较，输出高电平，又输送到单片机中，使通用接口输出第五页，共五十五页，2022年，8月28日

控制滴定电磁阀DZ8，进行快滴定。当滴定临近终点时，溶液颜色变深，透光率减小，光电转换输出电压信号变小，快滴定停止，此时慢滴基准电压比较电路仍输出高电平，又输送到单片机中，由接口电路间断输出，控制DZ8，进行慢滴定。当滴定加深到终点颜色时，快滴、慢滴全部结束。假如吸收溶液的颜色脱离了终点颜色，还能进行补滴定，直至到终点颜色。快、慢滴的电压信号由电脑自动记忆，待分析结束，随即进行运算及显示。第六页，共五十五页，2022年，8月28日自动测碳工作原理测碳部分共分“准备”“通氧”“对零”“吸收”“回复”五个程序。分析时，按下引燃炉的“启动”按钮，首先进行“通氧”程序。通氧时，DZ1打开向燃烧炉供氧，炉气经过硫吸收器，由DZ2进入量气管，同时，硫的自动滴定开始进行；当CO2全部进入量气管后，水准瓶液面与电极触针A2接触时，“通氧”程序自动转换为“对零”程序。第七页，共五十五页，2022年，8月28日

对零时，量气管顶部经过DZ4通大气，量气管液面就自动对零，延时10秒左右后，“对零”程序自动转换成“吸收”程序。吸收时，DZ5打开给水准瓶加压，量气管内气体经过DZ3被赶入吸收器，当量气管液面与A1触针接触时，“吸收”程序自动转换为“回复”程序。第八页，共五十五页，2022年，8月28日

回复时，水准瓶上部被解除压力，吸收器内的气体在液位差的自然压力下，经过DZ3全部倒回量气管后，蜂鸣器开始鸣叫，当鸣叫六声后停止，立即读碳硫的百分含量；程序维持读数15分钟，自动转入“准备”程序。第九页，共五十五页，2022年，8月28日

准备时，DZ4、DZ5电磁阀同时打开，水准瓶加压，量气管液面上升，上部余气经过DZ4被排出，当量气管液面上升到与A1触针接触时，“准备”程序结束。在“准备”程序中，DZ6、DZ7、DZ9三只电磁阀也被同时打开，硫吸收器排放废液，并定量补充淀粉液，滴定管自动充满定液，完成硫分析前的准备工作。第十页，共五十五页，2022年，8月28日三、试剂

H2SO4（d=1.84）

KOH-KMnO4溶液无水CaCl2

玻璃棉40%KOH溶液粒状活性MnO225%NaCl封闭液助溶剂：纯溶剂、铜、铅等第十一页，共五十五页，2022年，8月28日四、测定步骤(一) 准备工作1． 打开氧气瓶减压阀总阀口，调节减压出口压力，一端到引燃炉（）2． 打开仪器、引燃炉、电子天平、电脑电源开关。第十二页，共五十五页，2022年，8月28日3．运行电脑桌面上的RXHV-4E程序，进入仪器分析主控画面。画面由上方的主菜单、当前日期、当前时间、滚动字幕、当前状态提示栏、碳数据区、硫数据区、样品信息区、分析参数区、吸收方式切换区、天平重量显示栏及准备、分析、停机三个控制按钮组成。如画面右上方当前状态提示栏显示联机正常。第十三页，共五十五页，2022年，8月28日4．按下“准备”按钮，仪器进入准备操作，直至在当前状态提示栏显示“准备结束”，便可以开始进行样品分析了。5．将待测样品适量放入电子天平中称取重量，天平重量显示栏会追踪显示天平所称样品重量，待稳定后点击重量确定键（或按“F8”键）第十四页，共五十五页，2022年，8月28日6．将硅钼粉放入坩埚底部，再铺加约0.5g的锡粒，然后再称好样品倒入坩埚中，摇匀后放入引燃炉。7．按引燃炉面板上的“启动”键，仪器进入自动分析状态，电脑主控画面会实时控制并显示分析的每个步骤及状态。8．当前状态提示栏显示“分析结束”时，样品检测结束，C、S质量分数也分别在碳数据区、硫数据区醒目显示出来，仪器会自动进入准备状态，本次样品分析结束。第十五页，共五十五页，2022年，8月28日9．仪器每次开机后，应先做几个高含量样进行预热。10．做一点法曲线选取与待测样品C、S质量分数相近的一种标样进行几次分析测试后，点击主菜单“碳硫曲线”选择“碳曲线建立”进入分析结果选择窗口选取几个分析结果，点击“作图”按钮进入曲线建立窗口，将显示已建好曲线，可判断保存在曲线库与否。如保存，则这条曲线将成为当前碳曲线，并以此分析计算以后的样品C、S质量分数。第十六页，共五十五页，2022年，8月28日(二) 测定精确称取样品，含碳1.5%以下称1g、在1.5%～6％称0.25g，将标样碳含量以及标样重量分别输入电脑程序，称0.3g左右硅钼粉，0.2g左右锡粒，按硅钼粉-锡粒-标样-纯铁顺序依次放入铜钳埚内，将钳埚放进引燃炉，按实验步骤所述顺序进行自动分析，测试结果显示在电脑屏幕上，平行测定3次，按实验步骤介绍的方法建立标准曲线后保存，并以此来分析测定试样。样品测定同上。记录或者打印结果。第十七页，共五十五页，2022年，8月28日五、结果处理将测定结果进行误差分析，分析误差来源。试查阅文献，说明测定的钢样的型号。六、思考题1． 为什么需要控制氧气流量？2． 测定碳硫含量的原理是什么？第十八页，共五十五页，2022年，8月28日一、目的要求1．了解大气中监测采样器的结构和使用操作。2．熟悉用气体吸收比色法测定大气中气态污染物的过程。二、基本原理大气中的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮。测定氮氧化物浓度时，先用三氧化铬氧化管将一氧化氮氧化成二氧化氮。实验二大气中氮氧化物的测定——盐酸萘乙二胺比色法第十九页，共五十五页，2022年，8月28日

二氧化氮被吸收在溶液中形成亚硝酸，与对氨基苯磺酸起重氮化反应，在与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料。颜色深浅，比色定量，测定结果以NO2表示。本法检出限为0.05微克/毫升，当采样体积为6升时，最低检出浓度为0.01毫克/立方米。三、实验仪器1． 多孔玻板吸收管。第二十页，共五十五页，2022年，8月28日2． 大气采样器：流量范围0—1升/分。3． 分光光度计。4． 双球玻璃管。四、实验试剂所有试剂均不含亚硝酸盐的重蒸蒸馏水配置。检验方法是要求该蒸馏水配置的吸收液不呈淡红色。图6-3第二十一页，共五十五页，2022年，8月28日1.吸收液：称取5.0克对氨基苯磺酸，置于200毫升烧杯中，将50毫升冰醋酸于900毫升水的混合液分数次加入烧杯中，搅拌使其溶解，并迅速转入1000毫升棕色容量瓶中，待对氨基苯磺酸溶解后，加入0.05克盐酸萘乙酸二胺，溶解后，用水稀释至标线，摇匀，贮于棕色瓶中，此为吸收原液，放在冰箱中可保存一个月。采样时，按四份吸收原液与一份水的比例混合成采样的吸收液。第二十二页，共五十五页，2022年，8月28日2.三氧化铬—砂子氧化管：将河沙洗净、晒干、筛取20—40目的部分，用（1+2）的盐酸浸泡一夜，用水洗至中性后烘干。将三氧化铬及砂子按（1+2）的重量混合，加入少量水调匀，放在红外灯下或烘箱里于105℃烘干，烘干过程中应搅拌数次。做到的三氧化铬—砂子应是松散的，若粘在一起，说明三氧化铬比例太大，可适当增加一些砂，重新制备。将三氧化铬—砂子装入双色玻璃管中，两端用脱脂棉塞好，并用塑料制的小帽子将氧化管的两端盖紧，备用。第二十三页，共五十五页，2022年，8月28日3.亚硝酸钠标准贮备液：将粒状亚硝酸钠在干燥器内放置24小时，称取0.01500克溶于水，然后移入1000毫升容量瓶中，用水稀释至标线，此溶液每毫升含100毫克NO2-，贮于棕色瓶中，存放在冰箱里，可稳定三个月。4.亚硝酸钠标准溶液：临用前，吸取2.50毫升亚硝酸钠标准贮备液于100毫升容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含2.5微克NO2-。第二十四页，共五十五页，2022年，8月28日五、采样将5mL采样用有吸收液注入多孔玻板吸收管中，吸收管的进气口接三氧化铬—砂子氧化管，并使氧化管的进气端略向下倾斜，以免潮湿空气将氧化管弄湿污染后面吸收管。吸收出气口与大气采样器盯连接，以0.3L/min的流量避光采样至吸收液成浅玫瑰色为止，如不变色，应加大采样流量或延长采样时间，在采样同时，应测定采样现场的温度和大气压力，并作好记录。第二十五页，共五十五页，2022年，8月28日六、测定步骤1． 标准曲线的绘制：取七只10mL比色管，按下表所列数据配制标准色列（实表5）实表5测定NO2所配制的标准色列0123456NO2-标准使用液（ml）0.00.100.200.300.400.500.60吸收原液（ml）4.004.004.004.004.004.004.00水（ml）1.000.900.800.700.600.500.40第二十六页，共五十五页，2022年，8月28日

加完试剂后，摇匀，避免阳光直射，放置15分钟，用1cm比色皿，于波长540nm处，以水为参比，测定吸光度，用测得的吸光度对5毫升溶液中NO2-含量（微克）绘制标准曲线，并计算鉴别点比值：

取各点计算结果的平均值为计算因子（Bs）。第二十七页，共五十五页，2022年，8月28日2．样品的测定：采样后，放置15分钟，将吸收液倒入比色皿器，与标准曲线绘制时的条件相同测定吸光度。七、结果处理：

1.氮氧化物（NO2mg/m3）=式中：A——试样溶液的吸光度；

A0——试剂空白液的吸光度；

Bs——计算因子；

Vt——换算为参状态下的采样体积（L）；第二十八页，共五十五页，2022年，8月28日

0.76——为NO2（气）转变为NO2-（液）的转换系数。2．气体体积换算在现场采样时，除了记录气体的流量和采样持续的时间外，还必须记录采样现场的温度和大气压力，利用气体流量和采样时间，既可用下式求得现场温度和压力下的采样体积：Vt=QS

式中：Vt——现场温度和压力下的采样体积（L）；

Q——气体流量（l/min）；

S——采样时间（min）。第二十九页，共五十五页，2022年，8月28日

由于气体体积随温度和压力的不同而不同，采样现场的温度和压力又是各异，因此上式是求出的采样体积计算待测物浓度时，即使待测物的浓度相同，也会因现场温度和压力的不同而得出不同的结果。为了统一比较，在我国《环境监测分析方法》中规定用参比状态（温度为25℃，大气压力101.3kPa）下的气样体积计算待测物的浓度。为此在计算分析结果时，先要利用下式把现场状态下的采气体换算成参比状态下的采气体积。第三十页，共五十五页，2022年，8月28日

V25=Vt×

式中：V25——参比状态下的采气体积（L）;Vt——现场状态下的采气体积（L）；

t——采样现场的温度（℃）；

PA——采样现场的大气压力（kPa）。八、注意事项1．配置溶液时，应避免在空气中长时间暴露，以免吸收空气中的氮氧化物，日光照射能使吸收液显色。因此在采样、运送及存放过程中，都应采取避光措施。第三十一页，共五十五页，2022年，8月28日2．在采样过程中，如吸收液体积显著缩小，要用水补充到原来的体积（应预先作好标记）。3．氧化管适用于相对湿度为30-70%时使用，当空气相对湿度大于70%时，应勤换氧化管；小于30%时，在使用前经过水面的潮湿空气通过氧化管，平衡1小时，再使用。九、思考题1． 此实验的采样时间如何确定为合适？第三十二页，共五十五页，2022年，8月28日2．测定时采样器应放置在什么地方？为什么？3．结果计算除用计算因子法外还有何法？第三十三页，共五十五页，2022年，8月28日实验三煤中水分的测定——有机溶剂蒸馏法一、目的要求1．了解蒸馏法水份的测定仪的使用操作。2．熟悉用蒸馏法测定水份的方法原理和基本操作。二、基本原理在含水的试样中加入与水不互溶的沸点较低的易挥发有机溶剂，水与有机溶剂形成共沸，共沸点低于其中易挥发组分的沸点。第三十四页，共五十五页，2022年，8月28日三、仪器与试剂：水份测定器。试剂：纯苯（使用前经脱水处理）。四、测定步骤1． 回收曲线的制作：用刻度吸量管依次分别吸取0.00、1.00、2.00、3.00、……9.00、10.00ml水、分别注入仪器的烧杯中，加溶剂80ml混合均匀，加进沸石数粒，缓缓加热，控制回流速度，使冷凝管斜口每秒下2-4滴液体，直至接受器下层的体积不再增加，第三十五页，共五十五页，2022年，8月28日2．样品水份的测定：称取样品约20克（准确至0.001克，如果样品含水超过10%，应酌量减少样品），于仪器烧瓶中，补加溶剂15ml，沸石数粒，混合均匀，按上述过程同样方法蒸馏，读出接受器中水的蒸出体积，由回收曲线查得其真实体积。五、数据记录和结果处理样品蒸出水量（ml）:

加入水量（ml）0.001.002.003.004.005.006.007.008.009.00实际蒸出水量（ml）第三十六页，共五十五页，2022年，8月28日六、计算

W%=V——由回收曲线查得水真实体积（ml）G——样品重（g）（为简化计算，水在室温时的密度可视为1克/毫升）。七、思考题1．该实验为什么要作回收曲线？2．所用有机溶剂应如何选择？3．若仪器不干燥或试剂不做脱水处理会造成什么后果？第三十七页，共五十五页，2022年，8月28日实验四水中溶解氧的测定——高锰酸钾碘量法一、目的要求1．了解测定溶解氧的方法原理。2．掌握测定溶解氧的方法要点。二、基本原理溶解于水中的氧称为溶解氧，溶解氧的测定是用碘量法。当水样中有亚硝酸盐及亚铁等离子时，可采用高锰酸钾碘量法。第三十八页，共五十五页，2022年，8月28日

使水样成酸性，加入高锰酸钾溶液氧化水中的还原性物质（如Fe2+，NO2-，SO3-）和有机物质，多余的高锰酸钾用草酸钾除去，然后在水样中加入硫酸锰及碱性碘化钾溶液，生成氢氧化锰沉淀，因氢氧化锰性质极不稳定，迅速与水中溶解氧结合生成锰酸，加入硫酸使已化合的溶解氧（此时以MnMnO3之形式）与溶液中所加入的碘化钾起氧化作用而释放出碘，最后用硫代硫酸钠标准溶液滴定。其反应如下：第三十九页，共五十五页，2022年，8月28日

MnSO4+2NaOH→Mn(OH)2+NaSO42Mn(OH)2+O2→MnO(OH)2↓（棕黄色）MnO(OH)2+Mn(OH)2→MnMnO3+2H2OMnMnO3+3H2SO4+2KI→2MnSO4+I2+3H2O+K2SO4I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6三、仪器与试剂1． 溶解氧瓶，250ml2． 碘量瓶，250ml第四十页，共五十五页，2022年，8月28日3．硫酸锰溶液：称取240克硫酸锰（MnSO4•4H2O）或200克氯化锰（MnCl2•2H2O），溶于250ml已煮沸并冷却的水中，过滤稀释至500ml。4．碱性碘化钾溶液：溶解250克NaOH于200ml水中，另外溶解75克碘化钾于100ml水中，将二液合并，加水至500ml，静24小时使碳酸钠下沉，倾出上面清液备用。5．高锰酸钾溶液：称取3.2克高锰酸钾溶于500ml水中。6．2%的草酸钾溶液：此溶液1ml相当于上述高锰酸钾液1.1ml。第四十一页，共五十五页，2022年，8月28日7．1%的淀粉溶液。8．0.1000M硫代硫酸钠标准溶液：称取12.5克分析纯硫代硫酸钠（2Na2S2O3•5H2O）溶于煮沸放冷的水中，稀释至500ml。加入0.4克NaOH和数小粒碘化汞，贮藏于棕色瓶中防止分解。9．0.01000M硫代硫酸钠标准液：吸取0.1000M硫代硫酸钠溶液100ml于1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。放入数小粒碘化汞防止分解，储于棕色瓶中，使用时标定其准确浓度。第四十二页，共五十五页，2022年，8月28日标定方法：称取25.00ml×10-3MK2Cr2O7标准溶液注入碘量瓶中（平行2～3份），加入5ml6MHCl、1gKI固体，暗处放置10分钟。待反应完全后，加蒸馏水稀释至约100ml。用待标定的Na2S2O3溶液滴定至淡黄色。加入数滴1%淀粉液，继续滴定至兰色褪去溶液呈亮绿色为终点。记下消耗Na2S2O3数，计算其浓度。四、测定方法第四十三页，共五十五页，2022年，8月28日1．用溶解氧瓶（或250ml碘量瓶代替），采集水样。采样时，将导水管至瓶底。让水样慢慢流入瓶中，并使水样漫出瓶口，流去约瓶。2．用吸管靠近瓶口壁，浸入水样液面下（约0.5cm）加入0.7ml浓硫酸和1ml高锰酸钾液，盖紧瓶盖（勿使有空气泡），把瓶样颠倒，充分混匀，放置5分钟。如红色褪去，应再加0.5ml高锰酸钾液，使保持红色5分钟。3．同上操作，加1ml2%的草酸溶液，待高锰酸钾红色褪去。第四十四页，共五十五页，2022年，8月28日4．同上操作，加1ml硫酸锰溶液及3ml碱性碘化钾溶液，盖紧瓶塞，混匀，静置数分钟，使沉淀下降。5．加入1ml浓硫酸，盖紧瓶塞，混匀，静置5分钟（此时沉淀应全部溶解），取处理过的水样100ml，放于250ml碘量瓶中，用0.01000MNa2S2O3标准溶液滴定至变为淡黄色时，加入数滴1%淀粉液，继续滴定至兰色刚好消失为止，记下用量V。注：采集水样时，应同时测定水温及大气压力。第四十五页，共五十五页，2022年，8月28日五、结果处理1．溶解氧（O2mg/l）=2．含溶解氧百分率（%）=如大气压力改变，可按下式计算氧的溶解度。

S’=S式中：S’——大气压力在P时的溶解氧第四十六页，共五十五页，2022年，8月28日

S——在101.3KPa气压时的溶解氧

P——测定时的大气压力。六、思考题1． 采样时为何要防止有空气泡？2． 测定时加高锰酸钾和草酸钾溶液的作用是什么？3． 推导溶解氧结果计算公式。第四十七页，共五十五页，2022年，8月28日实验五食品中防腐添加剂苯甲酸的测定－紫外分光光度法一、目的要求1．了解测定苯甲酸的方法原理。2．掌握测定苯甲酸的方法要点。二、基本原理将样品酸化后进行蒸馏，苯甲酸随蒸气馏出。收集馏出的馏分，加入强的氧化剂将馏出液中除苯甲酸以外的其它有机物完全氧化分解，再次蒸馏，并用碱吸收得苯甲酸钠。第四十八页，共五十五页，2022年，8月28日

用紫外分光光度计于225nm处进行测定（苯甲酸钠在此处有最大吸收值）。采用标准曲线法并计算样品中本甲酸的含量。三、仪器与试剂1.紫外分光光度计。2.蒸馏装置。3.NaOH溶液：0.1mol/L、0.01mol/L。4.K2Cr2O7：0.03333mol/L。第四十九页，共五十五页，2022年，8月28日5.苯甲酸标准溶液（100mg/L）：称取0.1000g苯甲酸（经105℃烘干）于250mL烧杯中，加入0.1mol/LNaOH100mL，搅拌溶解后，转移入1000mL容量瓶中，用水定容。6.H2SO4溶液：2mol/L。7.Na2SO4(无水)。8.H3PO4：85％的浓磷酸四、实验步骤第五十页，共五十五页，2022年，8月28日1.标准曲线的绘制（1）移取50.00mL苯甲酸标准液于250mL蒸馏瓶中，加H3PO41mL、Na2SO4(无水)20g、蒸馏水20mL、玻璃珠(防爆沸)3～4粒进行蒸馏。用50mL容量瓶（预先加5mL0.1mol/LNaOH）收集馏出液。当馏出液约为40mL时，停止蒸馏，用少量蒸馏水吹洗冷凝器，洗液并入容量瓶，最后用水定容。第五十一页，共五