古麗扎提 董茂花

硫酸鋇重量法測(cè)定水泥中三氧化硫的應(yīng)用分析

古麗扎提 董茂花

針對(duì)水泥檢測(cè)中三氧化硫測(cè)定的重要性,就硫酸鋇重量法測(cè)定水泥三氧化硫的方法原理及試驗(yàn)步驟進(jìn)行了分析,并對(duì)其影響因素及操作要點(diǎn)作了闡述,以提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精確度。

水泥,三氧化硫,硫酸鋇重量法,測(cè)定

水泥中的 SO3可以有效地控制和調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間,還可以提高強(qiáng)度,降低收縮性,改善抗凍、耐蝕和抗?jié)B性等物理性能。但 SO3超過一定限量后,會(huì)引起水化后水泥石的體積膨脹,破壞水泥石結(jié)構(gòu)。因此在水泥檢測(cè)中,三氧化硫的測(cè)定比較重要。

1 方法原理

將水泥試樣經(jīng)酸溶后,一次分離不溶殘?jiān)?加入適量的氯化鋇溶液,使溶液中的和加入的離子生成BaSO4沉淀。

沉淀經(jīng)過樣品溶解、沉淀、過濾、洗滌、灰化、灼燒和稱量后,即可得到硫酸鋇的質(zhì)量,進(jìn)而可計(jì)算出試樣中的三氧化硫的含量。

2 試驗(yàn)步驟

2.1 樣品溶解

稱取約 0.5g試樣,精確至 0.000 1g,置于 200m L燒杯中,加入約 40m L水,攪拌使試樣完全分散,在攪拌下加入 10mL鹽酸(1+1),用平頭玻璃棒壓碎塊狀物,加熱煮沸并保持微沸(5±0.5)m in。用中速濾紙過濾,用熱水洗滌 10次 ～12次,濾液及洗液收集于 400m L燒杯中。

2.2 沉淀

在上述溶液中加水稀釋至約 250mL,玻璃棒底部壓一小片定量濾紙,蓋上表面皿,加熱煮沸,在微沸下從燒杯口緩慢逐滴加入10mL熱的氯化鋇溶液,繼續(xù)微沸 3min以上使沉淀良好地形成。

2.3 陳化

沉淀完畢后,在常溫下靜置 12 h～24 h或溫?zé)崽庫(kù)o置至少4h,此時(shí)的溶液體積應(yīng)保持在約 200mL。

2.4 過濾、洗滌沉淀

用慢速定量濾紙過濾沉淀,以溫水洗滌,直至檢驗(yàn)無(wú)氯離子為止。

2.5 灰化、灼燒和稱量

將沉淀及濾紙一并移入已灼燒恒重的瓷坩堝中,灰化完全后,放入 800℃～900℃的高溫爐內(nèi)灼燒 30min,取出坩堝,置于干燥器中冷卻至室溫后稱量,反復(fù)灼燒,直至恒重。

3 方法提要

在測(cè)定過程中要掌握沉淀硫酸鋇的條件,硫酸鋇結(jié)晶初生成時(shí)比較細(xì)小,應(yīng)嚴(yán)格遵守晶形沉淀的條件,以便獲得相對(duì)大顆粒的晶形沉淀,便于過濾和洗滌。

為得到相對(duì)大的顆粒結(jié)晶,必須減少沉淀一開始時(shí)溶液中硫酸鋇的相對(duì)過飽和度,使沉淀與溶液中 SO2-4相遇的瞬間生成數(shù)目較少的晶核,才能使較少的晶核逐漸長(zhǎng)大成為較大的晶體;如果相對(duì)過飽和度大,瞬間生成很多晶核,在此后加入沉淀劑時(shí),各晶核競(jìng)相生長(zhǎng),必然得到極多的極細(xì)小的晶體甚至成為無(wú)定型沉淀,將很難過濾和洗滌,給分析結(jié)果造成誤差。

4 影響因素及操作要點(diǎn)

影響分析結(jié)果的因素主要有水泥試樣的分解、溶液濃度、溶液溫度、滴加沉淀劑的速度、陳化過程的控制等。為提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度,在檢測(cè)過程中要注意以下影響因素及試驗(yàn)操作要點(diǎn)。

4.1 減少試樣分解時(shí)的干擾因素

1)分解水泥試樣時(shí),稱取約 0.5 g試樣置于 200m L干燒杯中,加入約 40 mL水,攪拌使其分散,用 10mL鹽酸分解試樣,蓋上表面皿,低溫微沸(5±0.5)min,以便驅(qū)盡硫化氫,以免硫化物干擾測(cè)定。

2)水泥中的不溶物要過濾除去。

3)用鹽酸分解水泥試樣時(shí),切勿加入硝酸。因?yàn)樗嘀锌赡芎辛蚧?特別是礦渣水泥中的硫化物含量較高,如加入硝酸,則硫化物被氧化成硫酸,會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏高。

4.2 控制形成大顆粒晶體沉淀的條件

1)應(yīng)在適當(dāng)稀的溶液中進(jìn)行沉淀。

試驗(yàn)溶液和沉淀溶液均應(yīng)為適當(dāng)?shù)南∪芤?以減少沉淀反應(yīng)開始時(shí)溶液中硫酸鋇的相對(duì)過飽和度,使均相成核作用不顯著,容易得到大顆粒的晶形沉淀。同時(shí),由于溶液稀,雜質(zhì)的濃度減少,沉淀被玷污程度也相應(yīng)減少,有利于得到純凈的沉淀。在測(cè)定水泥試樣的三氧化硫時(shí),用 0.5 g試樣最后制成約 250m L溶液,沉淀劑為 100 g/L氯化鋇溶液。但溶液也不能過稀,以免BaSO4沉淀溶解損失增大。

2)應(yīng)在不斷攪拌下,緩慢地加入沉淀劑。

通常,當(dāng)沉淀劑加入到試液中時(shí),由于來不及擴(kuò)散,所以在兩種溶液混合的地方,沉淀劑的濃度比溶液中其他地方的濃度高,形成“局部過濃”現(xiàn)象。局部過濃使得部分溶液的相對(duì)過飽和度變大,導(dǎo)致均相成核,易獲得顆粒較小、純度差的沉淀。在不斷地?cái)嚢柘?緩慢的加入沉淀劑,防止因試驗(yàn)溶液中氯化鋇局部過熱而生成過多的晶核,可以采用微熱法代替攪拌,減小局部過濃,切不可將 10m L氯化鋇溶液一次全部倒入試驗(yàn)溶液中。

3)應(yīng)在熱溶液中進(jìn)行沉淀。

試驗(yàn)溶液應(yīng)在微沸條件下用氯化鋇溶液進(jìn)行沉淀,加入沉淀劑后應(yīng)繼續(xù)加熱微沸 3min以上使沉淀良好的形成。一方面可增大沉淀硫酸鋇的溶解度,降低溶液的相對(duì)過飽和度,以便獲得大的晶粒;另一方面又能減少硫酸鋇沉淀對(duì)雜質(zhì)的吸附量。此外,升高溶液的溫度,可以增加構(gòu)晶離子的擴(kuò)散速度,從而加快了晶體的成長(zhǎng)。沉淀完畢后冷卻至室溫后再過濾,可減少硫酸鋇沉淀在熱溶液中的溶解損失。

4)應(yīng)對(duì)沉淀進(jìn)行陳化處理。

在硫酸鋇沉淀完畢以后,將沉淀連同溶液一起在溫?zé)崽幏胖?h以上或在室溫放置過夜,即為“陳化”。靜置和過夜的過程中會(huì)出現(xiàn)以下情況：

a.可使小晶體不斷溶解,大晶體不斷長(zhǎng)大。因?yàn)樵谕瑯訔l件下,小晶體溶解度比大晶體的溶解度高,在同一溶液中,對(duì)大晶體為飽和溶液時(shí),對(duì)小晶體則為不飽和溶液。因此,小晶體不斷溶解,逐漸消失,大晶體不斷長(zhǎng)大;

b.能使沉淀變得更加純凈,因?yàn)榫ЯＷ兇蠛?比表面積減小,吸附雜質(zhì)量也就減少;同時(shí),由于小晶粒溶解,原來吸附、吸留或包夾的雜質(zhì),亦將重新進(jìn)入溶液中,因而提高了硫酸鋇沉淀的純度。

4.3 操作時(shí)的注意事項(xiàng)

1)確保試驗(yàn)用燒杯、量筒、漏斗等玻璃器皿潔凈、干燥、無(wú)破損。試驗(yàn)用水應(yīng)符合GB/T 6682中的三級(jí)水,所用試劑為分析純。

2)母液過濾后對(duì)硫酸鋇沉淀進(jìn)行洗滌時(shí)要用溫水洗滌,每次洗滌時(shí)要盡可能地將前次的洗滌液滴漏完全后,再加下一份洗滌液洗滌,直至用硝酸銀溶液檢驗(yàn)無(wú)氯離子為止。

3)沉淀在灼燒前應(yīng)將濾紙充分灰化。如有未燃盡的炭粒存在,將沉淀直接置于高溫下灼燒時(shí),可能會(huì)有部分的硫酸鋇被還原成硫化鋇,使測(cè)定結(jié)果偏低,反應(yīng)式如下：

4)灰化、灼燒前要先灼燒空坩堝至恒重,灼燒溫度和時(shí)間必須要同灼燒沉淀時(shí)的溫度和時(shí)間相一致。

5 結(jié)語(yǔ)

硫酸鋇重量法測(cè)定水泥三氧化硫含量的試驗(yàn)過程看似簡(jiǎn)單,實(shí)際操作卻比較復(fù)雜,任何一步操作失誤,都會(huì)影響最后的分析結(jié)果。因此,檢測(cè)員必須認(rèn)真對(duì)待每一步試驗(yàn)操作,認(rèn)真領(lǐng)悟試驗(yàn)的原理及各個(gè)操作過程對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

[1]GB/T 176-2008,水泥化學(xué)分析方法[S].

[2]周立正,梁 頤,周宇輝.水泥與質(zhì)量控制實(shí)用操作技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社,2006：9.

[3]張鐵垣,程泉壽,張仕斌.化驗(yàn)員手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社,1996.

[4]武漢大學(xué).分析化學(xué)[M].第 4版.北京：高等教育出版社,2000.

Analysis on the app lication of barium sulfate gravimetric method for the determ ination of su lphur trioxide in cement

Gu lizhati DONG Mao-hua

In view of the importance of sulphur trioxide determ ination in cement detection,this paper analyzes principle and teststeps of barium sulfate gravimetric method for the determination of sulphur trioxide in cement,and expounds it influential factors and operation points,so as to improve the precision and accuracy of detection results.

cement,sulphur trioxide,barium sulfate gravimetric method,determination

TU525

A

1009-6825(2011)03-0112-02

2010-09-24

古麗扎提(1983-),女,助理工程師,新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局,新疆烏魯木齊 830000

董茂花(1963-),女,工程師,新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局,新疆烏魯木齊 830000