楊占?jí)?趙鵬興,龍光明,祁米香,王舒婭,鄒興武,李加升

(1.中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所,青海西寧 810008;2.金瑞礦業(yè)發(fā)展股份有限公司)

化工分析與測(cè)試

碳硫分析儀測(cè)定碳酸鍶中總硫含量＊

楊占?jí)?,趙鵬興2,龍光明1,祁米香1,王舒婭1,鄒興武1,李加升1

(1.中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所,青海西寧 810008;2.金瑞礦業(yè)發(fā)展股份有限公司)

介紹了碳硫分析儀測(cè)定碳酸鍶總硫含量的分析方法。在特制硅鉬粉、錫粒、純鐵助熔劑和氧氣存在的條件下,試樣中各價(jià)態(tài)的硫在電弧燃燒爐中經(jīng)自動(dòng)引弧高溫氧化為二氧化硫,經(jīng)吸收液吸收生成亞硫酸,用碘 -淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液光控自動(dòng)滴定亞硫酸根,根據(jù)其消耗量計(jì)算出總硫含量。該測(cè)定方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于 0.5%,加標(biāo)回收率大于 95%,該方法簡(jiǎn)便快速、重現(xiàn)性好、精密度高,適合快速分析的要求。

碳酸鍶;硫;電弧燃燒

碳酸鍶是一種基本化工原料,可廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)藥、化工等諸多領(lǐng)域[1-2]。碳酸鍶中總硫的含量直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量,因此準(zhǔn)確快速測(cè)定碳酸鍶中總硫的含量至關(guān)重要[3]。用國(guó)標(biāo)容量法分析碳酸鍶總硫含量時(shí)所需試劑用量大、速度慢、分析周期長(zhǎng)[3]。筆者利用碳硫分析儀,采用電弧燃燒法將各價(jià)態(tài)的硫氧化生成二氧化硫,再經(jīng)吸收生成亞硫酸,亞硫酸根采用光控自動(dòng)滴定,得到碳酸鍶中的總硫含量,分析結(jié)果令人滿意。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

碳硫高速分析儀,該儀器測(cè)試穩(wěn)定、測(cè)量精度高,可方便快捷地測(cè)出各種金屬材料和非金屬材料中碳、硫元素的含量,直接讀取質(zhì)量分?jǐn)?shù)。測(cè)碳采用液體吸收:試樣燃燒后的氣體經(jīng)管路進(jìn)入量氣筒,量氣筒內(nèi)的氣體被壓入集氣瓶,集氣瓶?jī)?nèi)液體吸收二氧化碳,減少的體積量就是碳的含量。測(cè)硫采用光控自動(dòng)滴定:氧氣的流量采用“前大氧,后小氧”的工藝,通過(guò)控制氧氣瓶的總開(kāi)關(guān)和氧氣減壓器,使氧氣維持在 0.04 mPa,打開(kāi)電弧爐“前氧”和“后控”開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)流量計(jì)的指示錘停留在 1.34～2 L/min。通過(guò)燃燒電弧爐自動(dòng)引弧,試樣燃燒后生成的二氧化硫在氧氣的推動(dòng)下,經(jīng)過(guò)凈化裝置從管路進(jìn)入硫吸收杯,生成亞硫酸,用碘 -淀粉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液自動(dòng)滴定亞硫酸根,并保持硫杯中溶液顏色為淡藍(lán)色。與該儀器相連的 PC機(jī)裝有專(zhuān)用的 pccs測(cè)試軟件,可直接通過(guò)該軟件測(cè)得碳酸鍶中的硫含量。

1.2 試劑和材料

特制純錫粒,純度 >99.95%,粒度為 1～1.5 mm,w(S)<0.000 2%;特制硅鉬粉,純度 > 99.8%,粒度≤0.147 mm,w(S)<0.000 2%;純鐵助溶劑,w(S)<0.001%;碘 -淀粉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液,c(I2)≈0.001 6 mol/L;氧氣,純度 >99.5%;碳酸鍶標(biāo)樣;碳酸鍶(實(shí)驗(yàn)室制備)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

先加入 200 mg硅鉬粉于銅坩堝中,再加入300 mg錫粒均勻覆蓋硅鉬粉,通過(guò) pccs測(cè)試軟件準(zhǔn)確錄入 25 mg碳酸鍶標(biāo)樣的質(zhì)量和硫含量,把標(biāo)樣倒入坩堝中使其均勻覆蓋錫粒,再加入 1 000 mg純鐵助溶劑覆蓋碳酸鍶。將坩堝放入碳硫分析儀中,調(diào)節(jié)氧氣流量在 1.34～2 L/min時(shí)進(jìn)行分析,將碳酸鍶的測(cè)得值和標(biāo)樣值進(jìn)行校正,建立標(biāo)點(diǎn)曲線并調(diào)用。按上述方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備的碳酸鍶樣品進(jìn)行分析,依次加入 200 mg硅鉬粉和 300 mg錫粒,通過(guò)pccs測(cè)試軟件上傳 25 mg待測(cè)樣碳酸鍶,再加入1 000 mg純鐵助溶劑覆蓋碳酸鍶,調(diào)節(jié)氧氣流量計(jì)進(jìn)行分析,在 PC機(jī)上直接得到碳酸鍶中的硫含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法原理

在硅鉬粉、錫粒、純鐵助溶劑和氧氣存在下,由電弧爐自動(dòng)引弧燃燒產(chǎn)生高溫,樣品中的硫與氧氣反應(yīng)全部轉(zhuǎn)化為 SO2氣體,釋放的 SO2在氧氣的推動(dòng)下,經(jīng)過(guò)凈化裝置從管路進(jìn)入硫吸收杯,生成亞硫酸,用碘 -淀粉標(biāo)準(zhǔn)溶液光控自動(dòng)滴定亞硫酸根,分析結(jié)果轉(zhuǎn)換到 PC機(jī)上直接讀出硫的含量。

2.2 助熔劑和樣品質(zhì)量確定

通入氧氣能使硅鉬粉和錫粒引弧燃燒[4-5],但燃燒不完全,從灰渣觀測(cè)出部分碳酸鍶沒(méi)有分解,硫的分析結(jié)果不穩(wěn)定;加入純鐵助熔劑后引弧燃燒,燃燒完全,所有的碳酸鍶全部分解,硫的分析結(jié)果穩(wěn)定?？紤]到碳硫分析儀銅坩堝的容量和自動(dòng)引弧燃燒的條件,對(duì)不同配比助熔劑和適量碳酸鍶進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),對(duì)燃燒后灰渣成色、測(cè)定的重復(fù)性和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差綜合分析,最后確定燃燒充分、重復(fù)性較好的助熔劑質(zhì)量分別為:硅鉬粉 200 mg、錫粒300 mg、純鐵助熔劑 1 000 mg。

碳酸鍶本身不能燃燒,為了使測(cè)試的樣品具有代表性,因此碳酸鍶稱(chēng)樣質(zhì)量的選擇就比較重要。質(zhì)量太大,會(huì)使樣品獲得熱能不足而導(dǎo)致硫釋放不完全;質(zhì)量太小又可能使樣品不均,缺乏代表性,以致測(cè)定結(jié)果的重復(fù)性和精密度較差。選擇樣品質(zhì)量分別為 15、25、35、45、55 mg進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明稱(chēng)樣質(zhì)量為 35 mg為宜。

2.3 分析結(jié)果

分別對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備的不同硫含量的碳酸鍶進(jìn)行了6次分析,并對(duì)樣品 2進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),分析結(jié)果見(jiàn)表 1。從表 1可知,碳酸鍶中硫含量的加標(biāo)回收率大于 95%,分析得到的每種樣品碳酸鍶中硫含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于 0.5%,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)的離散程度很低,測(cè)定方法不存在系統(tǒng)誤差。說(shuō)明此測(cè)定方法重復(fù)性好,精密度高,有很高的準(zhǔn)確度。

表1 3種樣品的分析結(jié)果和硫回收率 %

3 結(jié)論

使用碳硫分析儀分析碳酸鍶中硫含量,儀器測(cè)試穩(wěn)定,測(cè)試過(guò)程中自動(dòng)引弧,光控自動(dòng)滴定亞硫酸根,直接從 PC機(jī)讀取硫含量,可減少人為觀測(cè)誤差。該方法簡(jiǎn)練、快速,定量結(jié)果準(zhǔn)確,實(shí)用性很強(qiáng),適用于企業(yè)日常生產(chǎn)中對(duì)碳酸鍶快速控制分析,也可作為科研單位對(duì)硫含量控制監(jiān)測(cè)的有效手段。

[1] 劉相杲,彭曉東,劉江,等.高純碳酸鍶的制備技術(shù)研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào),2003,17(9):54-57.

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[3] 李光明,劉淑英,邢士軍,等.燃燒容量法測(cè)定碳酸鋇總硫含量的分析方法[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2002,34(4):36-37.

[4] 謝華林.高頻燃燒紅外吸收法測(cè)定碳酸鋇中硫[J].冶金分析, 2005,25(2):62-64.

[5] 文海初.高頻紅外吸收法快速測(cè)定碳酸鋇中的硫[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2005,37(1):48-49.

Determ ination of total sulfur content in strontium carbonate by carbon sulfur analyzer

Yang Zhanshou1,Zhao Pengxing2,Long Guangming2,QiMixiang1,Wang Shuya1,Zou Xingwu1,Li Jiasheng1
(1.Q inghai Institute of Salt Lakes,Chinese Academ y of Sciences,Xining810008,China;
2.Q inghai JinruiM ineral Development Co.,Ltd.)

Deter mination method of total sulfur content in strontium carbonate by carbon and sulfur analyzerwas introduced.Sulfurs of each valence state in the sample were all oxidized to SO2by high-temperature automatic arc striking in an electric arc induction furnace in the presence of flux(special siliconmolybdenum powder,tin grains and pure iron)and oxygen.SO2would be absorbed by absorption liquid to for m H2SO3,and then light-controlled automatic titration of SO32-with iodine-starch standard solution was carried out,and finally total sulfur content could be calculated according to the consumption of standard solution.This method has advantages of convenience,simplicity,good repeatability,and high precision, whose relative standard deviation is less than 0.5%and standard sample recovery rate ismore than 95%.

strontium carbonate;sulfur;electric arc induction combustion

TQ132.33

A

1006-4990(2011)05-0058-02

中科院科技支青工程(2009QJQ2005)。

2010-11-28

楊占?jí)?(1978— ),碩士,助研,主要從事鍶與鎂資源的開(kāi)發(fā)與研究。

聯(lián)系方式:yangzhanshou@126.com