粉煤灰中三氧化硫檢測的過程及具體操作

李淑芳

（中建八局第二建設有限公司基礎設施公司， 山東 濟南 250014）

1 粉煤灰概述

粉煤灰包含F(xiàn) 類和C 類，二氧化硅、氧化鈣等均是重要的組成成分。粉煤灰在現(xiàn)代工業(yè)和建筑領域都取得廣泛應用，通過與其它材料的結合可形成膠凝材料，混凝土拌和中該膠凝材料的應用可減少水泥用量，對于混凝土性能的改善、環(huán)境的保護具有積極意義[1]。粉煤灰的質量易受到SO3的影響，在SO3含量偏多的情況下易導致混凝土破裂，且破壞了粉煤灰的安定性?，F(xiàn)階段我國對粉煤灰中SO3的含量提出明確的要求，為確保工程質量，使用之前必須檢測粉煤灰中SO3的含量。

2 檢測方法原理及儀器準備

2.1 檢測原理

創(chuàng)造酸性溶液環(huán)境，通過適量的氯化鋇溶液可達到沉淀硫酸鹽的效果，將產(chǎn)生的沉淀依次執(zhí)行過濾、洗滌和灼燒處理，獲取處理后的硫酸鋇并稱重，檢測SO3含量。

2.2 儀器設備和試劑

儀器：高溫爐、坩堝、坩堝鉗、定量濾紙、電爐

試劑：鹽酸溶液：1：1（體積比）

氯化鋇溶液：10%（密度）

硝酸銀溶液：1%（密度）

由于硝酸銀性質的特殊性，其在水中將發(fā)生水解現(xiàn)象或在光照條件下發(fā)生分解，因此在選取1g 硝酸銀溶液并將其溶解在水中后，還需摻入10mL 的濃硝酸，經(jīng)過稀釋處理后再儲存于棕色瓶中。

3 試驗過程

（1）稱取0.5g 試樣m1，轉入容量為200mL 的燒杯內(nèi)，向其中摻入40mL 蒸餾水給予持續(xù)的攪拌，使試樣處于完全分散的狀態(tài)，隨后摻入10mL 鹽酸溶液，再次處理壓碎后的塊狀物，轉移到電爐上持續(xù)加熱5min，經(jīng)冷卻后使用中速定量濾紙過濾，將所得樣品用熱水洗滌10～12 次，此工程中產(chǎn)生的濾液和洗液統(tǒng)一轉入400mL 燒杯內(nèi)，最后加水稀釋至250mL。

（2）經(jīng)過處理的濾液使用電爐加熱，觀察狀態(tài)，當表現(xiàn)出微沸現(xiàn)象時則緩慢加入10mL 氯化鋇溶液，再次維持微沸狀態(tài)約3min（視實際情況而定，若未形成沉淀則要延長時間），再放入常溫環(huán)境中靜置12～24h，使溶液體積約200mL。

（3）執(zhí)行二次過濾處理，此處依然使用慢速定量濾紙，經(jīng)過處理后使用溫水洗滌，當不存在氯離子即可（可使用1%的硝酸鹽溶液檢驗）。

（4）產(chǎn)生的沉淀和濾紙統(tǒng)一轉移到瓷坩堝內(nèi)，將裝置放在電爐上，使濾紙完全灰化，在此基礎上提高溫度并灼燒，具體以800～950℃較為合適，持續(xù)時間約30min，再放入干燥器內(nèi)，當樣品的溫度下降至室溫時即可稱量。按上述方法反復燒灼，最終達到恒量狀態(tài)即可。

式（1）中：ωs3o -三氧化硫的質量分數(shù)，%；m2-灼燒后沉淀的質量，g；m1-試樣的質量，g；0.343-硫酸鋇對三氧化硫的換算系數(shù)。

4 試驗過程注意事項

4.1 測定條件

（1）粉煤灰的組成中包含一定量的SiO2，此部分處理時選擇鹽酸溶液試樣，但易出現(xiàn)硅酸凝膠析出現(xiàn)象，為解決此問題，在試樣經(jīng)過分解后可使用中速定量濾紙過濾，以達到清除酸不溶物的效果。

（2）調整溶液酸度，以0.25～0.3mol/L 較為合適。①維持此酸度狀態(tài)后可避免BaCO3、BaHPO4等沉淀物的產(chǎn)生。②適當提高BaSO4的溶解，此舉作用在于降低相對過飽和度，可更為快速地產(chǎn)生大顆粒沉淀。③當達到該酸度要求后，F(xiàn)e3+、Al3+等離子可維持原狀而不發(fā)生沉淀現(xiàn)象。④可避免Ca2+而導致的共沉淀問題。

（3）從硫酸鋇沉淀的性質來看，其指的是一種晶形沉淀，最初以小型結晶為主，在晶形沉淀條件下可以產(chǎn)生較大的晶形沉淀，有助于改善過濾和洗滌效果。

（4）做好沉淀灼燒前的準備工作，即必須將濾紙灰化，若清理不干凈容易產(chǎn)生炭粒，后續(xù)在BaSO4的灼燒過程中經(jīng)過還原反應后形成BaS，不利于檢測結果的精確性。

（5）控制硫酸鋇在灼燒時的溫度，較合適的溫控區(qū)間為800℃950℃，在溫度偏高的情況下BaSO4分解加快，影響測定結果。

4.2 測試樣品時的注意事項

（1）選擇的粉煤灰試樣應具有代表性，將其置入干燥的燒杯內(nèi)給予持續(xù)性的攪拌，使其足夠均勻。

（2）使用玻璃棒攪散試樣，再向其中加入鹽酸，不可出現(xiàn)大塊試樣。

（3）首次過濾使用定量中速濾紙，要求濾紙與漏斗壁形成緊密貼合的關系，通過手指擠壓的方式清理氣泡。

（4）持續(xù)洗滌約10～l2 次，選擇蒸餾水，溫度控制在80～90℃。

（5）為提高BaSO4沉淀的純凈度，應以合理的方式加入BaC12，全程緩慢加入并持續(xù)攪拌，避免氯化鋇濃度過大的情況。沉淀發(fā)生于熱溶液內(nèi)，較合適的是經(jīng)過加熱處理的BaC12。

（6）沉淀后給予一段靜置時間，即“陳化”處理，在常溫環(huán)境中靜置約12～24h，也可轉移到溫熱環(huán)境中，時間應≥4h。經(jīng)過陳化后有助于小晶體的持續(xù)溶解并形成大晶體。從溶解度的角度來看，小晶體明顯超過大晶體，在相同溶液的條件下，雖然對大晶體為飽和溶液，但對小晶體則是非飽和溶液，此時發(fā)生小晶體溶解現(xiàn)象，經(jīng)一段時間后溶液對小晶體也將轉變?yōu)轱柡腿芤海诉^程中對大晶體為過飽溶液，從而表現(xiàn)出大晶體析出現(xiàn)象，并持續(xù)至飽和狀態(tài)。而經(jīng)過上述反應后，溶液對小晶體又回歸至原始狀態(tài)，即不飽和溶液，此條件下小晶體再次發(fā)生溶解。按照上述機制循環(huán)反應，最終小晶體逐步消失，析出的大晶體量持續(xù)增加。顯然“陳化”的意義重大，除了加大沉淀顆粒外，還有助于提高沉淀的純凈度，主要原因在于小晶體的雜質可以排除至溶液中，而大晶體特點在于總表面積小，因此該處吸附的雜質總量也較少。

（7）在沉淀后要對BaSO4溶液執(zhí)行二次過濾處理，選擇定量慢速濾紙。沉淀轉移至濾紙的過程中需維持足夠潔凈的狀態(tài)，針對部分沉淀粘附在燒杯壁的情況應及時清理干凈（清理所用的玻璃棒應帶有橡皮管）。

（8）產(chǎn)生的沉淀轉移到熱蒸餾水內(nèi)洗滌，遵循“少量多次”的原則，嚴格控制好洗滌次數(shù)，否則會對處理效果造成不良影響[2]。若洗滌次數(shù)不足易導致沉淀潔凈度偏低，分析結果較實際值偏高；若洗滌次數(shù)過多將導致沉淀形成小規(guī)模的溶解，分析結果較實際值偏低。較合適的是維持7～8 次的洗滌，單次處理量約為10mL，再使用1%硝酸銀溶液檢驗，判斷標準是不再產(chǎn)生白色AgC1 沉淀。

（9）沉淀與濾紙統(tǒng)一轉移到坩堝中，利用電爐加熱處理，維持低溫狀態(tài)以達到烘干水分的效果，當濾紙干燥后在原基礎上適當提高溫度，確保濾紙可完全灰化。需注意灰化時不可出現(xiàn)濾紙點燃現(xiàn)象，否則在氣流的擾動下易導致沉淀飛失。并且，若灰化溫度高于正常范圍易對BaSO4沉淀的狀態(tài)造成影響，經(jīng)還原后形成BaS，最終的分析結果較實際值偏低。選用同一粉煤灰試樣，按多種方法試驗并記錄數(shù)據(jù)。

5 結束語

本文圍繞粉煤灰中SO3含量的檢測工作展開探討，提出了具體方法，試驗過程中需要嚴格遵循規(guī)范，以免因雜質等方面的影響而導致檢測結果產(chǎn)生偏差。試驗中的各類用品都要滿足要求，否則也將影響試驗結果的精確性。