工業(yè)鹽酸中硫酸根分析方法的改進(jìn)和研究

梁悅綺，張 垚

（上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 201900）

工業(yè)鹽酸中硫酸根分析方法的改進(jìn)和研究

梁悅綺，張 垚

（上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 201900）

為了能夠快速準(zhǔn)確地分析工業(yè)鹽酸中硫酸根的含量，現(xiàn)行國標(biāo)方法對(duì)操作人員技術(shù)要求比較高，因而較難操作。通過使用離子色譜法和等離子光譜法對(duì)樣品進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)分析和比對(duì)，選擇適合的方法，從而改進(jìn)了硫酸根的分析方法。

工業(yè)鹽酸；離子色譜法；等離子光譜法；硫酸根

用工業(yè)制成的鹽酸，生產(chǎn)出含量≥31.0%的工業(yè)鹽酸，其硫酸根含量較低，測(cè)定時(shí)需要富集，按照GB 320—2006工業(yè)鹽酸硫酸根的分析方法:在稱取20.0 g樣品以后，對(duì)樣品進(jìn)行蒸發(fā)至干，再加入1mol/L的鹽酸進(jìn)行殘?jiān)芙?，使用比濁法的分析方法?duì)樣品進(jìn)行硫酸根分析[1]。

在實(shí)際操作過程中，使用該標(biāo)準(zhǔn)方法，方法較為繁瑣，操作起來不方便，對(duì)于操作人員來說操作技術(shù)要求比較高。

因?yàn)閲覙?biāo)準(zhǔn)較難實(shí)施，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，并做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，制定了現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室分析規(guī)程。工業(yè)合成鹽酸中的硫酸根的測(cè)定:取1～2 g的樣品定容至1 000ml的容量瓶中，取25ml稀釋液，通過銀-前處理濾柱，收集濾液，將濾液注入到離子色譜儀中，進(jìn)行硫酸根濃度的分析。該分析方法因需要銀-前處理濾柱，而且消耗量很大，成本較高。在對(duì)樣品進(jìn)行分析時(shí)，為了能夠控制氯離子的含量，樣品的稀釋比例較大，導(dǎo)致硫酸根的濃度較低，這樣會(huì)影響到硫酸根的出峰濃度[2]。

根據(jù)對(duì)該方法的研究，希望能夠不使用銀-前處理濾柱，在國家標(biāo)準(zhǔn)方法的前提下，對(duì)該方法進(jìn)行相應(yīng)地更改，而能夠分析硫酸根的濃度，達(dá)到準(zhǔn)確、快速、高效率、低成本的目的。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 樣品的前處理

為了能夠把工業(yè)鹽酸中的硫酸根能夠完全轉(zhuǎn)化，經(jīng)過研究以后，根據(jù)GB 320—2006工業(yè)鹽酸硫酸根的分析方法，對(duì)樣品的前處理方法進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn):稱取約20.0 g實(shí)驗(yàn)室樣品（精確到0.01 g），置于聚四氟乙烯燒杯中，電熱板溫度控制在200℃左右，使得樣品蒸發(fā)至干，冷卻至室溫，加入3 ml濃度1 mol/L鹽酸溶液溶解殘留物和少量的水，并在電熱板上加熱1min使得樣品完全溶解，全部移入50ml容量瓶中（如有沉淀物過濾），用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

從1.000 g/L硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液中移取0.00ml、2.00ml、 4.00ml、 6.00ml、 8.00ml到 5 個(gè) 100ml容量瓶中，定容并搖勻，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的分析。

按樣品的測(cè)定步驟，測(cè)定各溶液濃度的吸光度，以硫酸根含量為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.3 離子色譜法數(shù)據(jù)的分析

2.3.1 樣品加標(biāo)回收的分析

稱取工業(yè)鹽酸20.0 g，對(duì)4#、5#、6#樣品進(jìn)行加標(biāo)回收的分析，加入SO42-的標(biāo)準(zhǔn)溶液10.0mg/L，進(jìn)行樣品的前處理。

表1 工業(yè)鹽酸硫酸根加標(biāo)回收的數(shù)據(jù)

離子色譜分析硫酸根的含量加標(biāo)回收偏高，對(duì)此問題查閱了相關(guān)的資料和分析過程。研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)鹽酸的主要雜質(zhì)是鐵，當(dāng)樣品蒸干后，燒杯中殘存褐色沉淀物，應(yīng)為氯化鐵和硫酸鐵的沉淀。當(dāng)用3 m l濃度1 mol/L的鹽酸溶液溶解后，樣品中存在大量的氯離子，離子色譜法去除氯離子的手段，一般都是采用銀-前處理濾柱去除，但是硫酸鹽也會(huì)和銀-前處理濾柱反應(yīng)；不使用銀-前處理濾柱，因?yàn)槁入x子含量高，影響了柱容量，導(dǎo)致了離子色譜的背景值高，致使硫酸鹽含量偏高[2]。

2.3.2.品酸度的分析

在對(duì)工業(yè)鹽酸加熱蒸干后，對(duì)樣品采用直接用蒸餾水和加入不同濃度的鹽酸進(jìn)行殘?jiān)娜芙?，來說明酸度對(duì)硫酸根溶解分析的影響。

表2 對(duì)于不同的酸度進(jìn)行工業(yè)鹽酸中硫酸根含量的分析

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，不加入鹽酸或者鹽酸加入濃度不夠，會(huì)使樣品不能充分溶解，離子色譜法分析樣品加標(biāo)回收率的結(jié)果再次說明:樣品本身的氯離子含量很高，影響了基線的本底值，導(dǎo)致硫酸根含量偏高，所以離子色譜法不適合分析工業(yè)鹽酸中的硫酸鹽濃度。

2.4 等離子光譜法數(shù)據(jù)的分析

因?yàn)榈入x子光譜儀分析的是硫元素，為了確定工業(yè)鹽酸是否還有其他形式的硫存在于樣品中而影響硫酸根濃度的分析，先對(duì)樣品進(jìn)行硫化物的分析。

2.4.1 工業(yè)鹽酸樣品中硫形式的分析

工業(yè)用鹽酸中的硫一般以硫化氫、二氧化硫、亞硫酸酸鹽和硫酸鹽存在，但根據(jù)制造鹽酸的工藝過程分析，國內(nèi)主要組合式合成鹽酸，氫氣、氯氣都是電解來的，而生成氯化氫氣體在裝置內(nèi)純度達(dá)到99%以上，硫的引入只能是冷卻氯化氫氣體的水，而裝置內(nèi)溫度高、壓力大，硫化物、二氧化硫和亞硫酸鹽在高溫下很難存在，所以硫都以硫酸鹽的形式存在，并且根據(jù)GB 320—2006工業(yè)用合成鹽酸方法中檢測(cè)硫酸鹽也說明，在合成鹽酸中硫是以硫酸鹽的形式存在的。

根據(jù)HJ/T 200—2005水質(zhì)硫化物的測(cè)定氣相分子吸收光譜法，使用氣相分子儀測(cè)定樣品硫化物的含量需在堿性條件下進(jìn)行分析，因?yàn)楣I(yè)鹽酸的酸度很高，使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，需要使用大量的氫氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作起來不是很方便，此方法適用于水質(zhì)樣品的分析[5]。

2.4.2 等離子光譜儀儀器操作條件

功率1.20 kW、等離子氣流量15.0 L/min、輔助氣流量1.50 L/min、霧化氣壓力200 kPa、硫的波長為181.972 nm。

2.4.3 線性

通過等離子光譜法分析標(biāo)準(zhǔn)曲線:

γ=0.999 9 a=9.10×100b=3.73×101

2.4.4 標(biāo)準(zhǔn)樣品的回收

硫酸鹽的標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度為:（70.2±2.3） mg/L等離子光譜儀分析的濃度為:71.0mg/L

2.4.5 等離子光譜法加標(biāo)回收的分析

稱取工業(yè)鹽酸20.0 g，4#、5#、6#樣品進(jìn)行加標(biāo)回收的分析，加入SO42-的標(biāo)準(zhǔn)溶液10.0mg/L，進(jìn)行樣品的前處理。

選擇硫的波長為181.972 nm進(jìn)行樣品的分析。

2.4.6 樣品酸度的分析

離子色譜法進(jìn)行酸度分析的樣品，現(xiàn)對(duì)樣品進(jìn)行等離子光譜法的分析，如表4所示。

根據(jù)表3和表4的數(shù)據(jù)，能夠得出結(jié)論:等離子光譜法分析工業(yè)鹽酸的硫酸根，加標(biāo)回收控制在90%～110%；在對(duì)樣品進(jìn)行前處理時(shí)，不加鹽酸和加入1.0 ml濃度0.1 mol/L的鹽酸時(shí)，因?yàn)闃悠啡芙獠煌耆?，?dǎo)致加標(biāo)回收超出控制范圍。其他酸度的調(diào)節(jié)對(duì)分析的結(jié)果沒有造成影響[3～4]。

表3 工業(yè)鹽酸硫酸根加標(biāo)回收的數(shù)據(jù)

表4 對(duì)于不同的酸度進(jìn)行工業(yè)鹽酸中硫酸根含量的分析

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

對(duì)工業(yè)鹽酸樣品進(jìn)行了離子色譜法和等離子光譜法的分析，根據(jù)方法數(shù)據(jù)上的比對(duì)，離子色譜法的加標(biāo)回收偏高，因?yàn)闃悠繁旧淼穆入x子含量很高，經(jīng)過前處理以后，氯離子含量仍然穩(wěn)定地存在樣品中，影響了儀器基線的本底值，導(dǎo)致硫酸根含量偏高；等離子光譜法的加標(biāo)回收在90%～110%，方法分析比較穩(wěn)定，工業(yè)鹽酸中硫酸根的分析適用于等離子光譜法進(jìn)行分析。

選擇3 ml濃度1 mol/L HCl的原因:鹽酸的用量主要是根據(jù)樣品中的鐵含量而定的，鐵含量越高，酸的加入量越大，因?yàn)闃悠窊]發(fā)后器皿中是一種黃褐色的沉淀物，應(yīng)是氯化鐵和硫酸鐵的混合物，而3 ml 1 mol/L HCl可完全溶解沉淀物，所以選擇該酸度比較合適。

在對(duì)樣品進(jìn)行前處理的時(shí)候，需要把電熱板控制在200℃，使用聚四氟乙烯燒杯進(jìn)行加熱，樣品加熱較穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生爆沸的現(xiàn)象，工業(yè)鹽酸完全燒干，冷卻后，加一定濃度的鹽酸對(duì)蒸干的殘?jiān)芙庠龠M(jìn)行定容。

[1]GB 320-2006，工業(yè)用合成鹽酸[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[2]牟世芬，劉克納，丁曉靜.離子色譜方法及應(yīng)用[M].2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3]付小勇，張晨芳，張永杰.工業(yè)鹽酸合成裝置生產(chǎn)高含量高純鹽酸的技術(shù)應(yīng)用[J].河南化工，2007，27（ 7）:61-62.

[4]辛仁軒.等離子體發(fā)射光譜分析[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[5]HJ/T 200-2005，水質(zhì)硫化物的測(cè)定氣相分子吸收光譜法[S].北京:中國環(huán)境出版社，2006.

[6]鄧恒俊.工業(yè)鹽酸中SO42-含量測(cè)定方法的改進(jìn)[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2006，35（ 7）:29-30.

The Improvement and Research of the Method of Analyzing Sulfate in Industrial Hydrochloric Acid

Liang Yueqi，Zhang Yao
（Shanghai Baosteel Industry Technological Service Co.LTD Shanghai 201900， China）

In order to analyze industry concentration of sulfate in hydrochloric acid quickly and accurately,the current national standard method for operating personnel and technical requirements are relatively high,thus it is operated more difficultly.By using ion chromatography and ICP-AES method for the sample,its series of data is analyzed and compared.Appropriate method is selected,thereby the sulfate method of analysis is improved.

industrial hydrochloric acid； ion chromatography； plasma spectrometry； sulfate

X830.2

A

1008-813X（2012）01-0066-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.01.020

2011-10-19

梁悅綺（1984-），女，廣東人，畢業(yè)于長春工程學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)，助理工程師，主要從事寶鋼環(huán)境監(jiān)測(cè)站水質(zhì)分析工作。