趙 麗 英

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

·建筑材料及應(yīng)用·

碘量法測(cè)定水泥中三氧化硫的含量

趙 麗 英

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

介紹了測(cè)定三氧化硫含量的代用法——碘量法，應(yīng)用該方法測(cè)定水泥中的三氧化硫，試樣先用磷酸處理，再還原吸收，用碘量法滴定，其中硫化物的干擾測(cè)定，可加熱除去，其他狀態(tài)的硫會(huì)給測(cè)定結(jié)果造成誤差。結(jié)果表明：碘量法測(cè)定時(shí)間較短，操作簡(jiǎn)便，儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，受干擾較小，結(jié)果較準(zhǔn)確，具有很強(qiáng)的適用性。

碘量法，三氧化硫，含量

水泥化學(xué)分析中，三氧化硫一般是指硫酸鹽(硫酸鈣)的含量，測(cè)定結(jié)果用三氧化硫計(jì)，三氧化硫主要是在磨制水泥時(shí)作為緩凝劑定量加入的石膏，和煅燒熟料過(guò)程中原材料成分中少量帶入的，適量的三氧化硫能調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間，改善水泥性能，便于水泥在工程中使用。但是，三氧化硫含量超過(guò)一定量之后，由于硫酸鈣水化速度較快，水化后的大量晶體硫酸鈣產(chǎn)生體積膨脹，破壞水泥石的結(jié)構(gòu)，影響水泥凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度。因此通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中有明確限量規(guī)定，所以準(zhǔn)確測(cè)定硅酸鹽水泥試樣中三氧化硫的含量，顯得尤為重要。

目前采用的方法有硫酸鋇重量法(基準(zhǔn)法)、還原—碘量法(代用法)、離子交換—中和法和燃燒—碘量法(庫(kù)侖滴定法)等等。其中還原—碘量法測(cè)定時(shí)間較短，操作簡(jiǎn)便，儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，受干擾較小，結(jié)果較準(zhǔn)確，具有很強(qiáng)的適用性。

1 方法原理

應(yīng)用碘量法測(cè)定水泥中的三氧化硫的含量，試樣先用磷酸溶液，將硫化物分解除去，再加入氯化亞錫—磷酸溶液并加熱，借助強(qiáng)還原劑氯化亞錫將硫酸鹽的硫還原成等物質(zhì)量的硫化氫，收集于氨性硫酸鋅溶液中，然后用碘量法進(jìn)行測(cè)定。硫化物的干擾測(cè)定，需預(yù)先用磷酸加熱除去，試樣中除硫化物和硫酸鹽外，其他狀態(tài)的硫會(huì)給測(cè)定結(jié)果造成誤差。

2 主要儀器與試劑

2.1 主要儀器

定硫儀裝置1套；干燥箱101-1型。

2.2 主要試劑

明膠溶液(5 g/L);淀粉指示劑溶液(10 g/L)；氯化亞錫—磷酸溶液(100 g/L);氨性硫酸鋅溶液(100 g/L)。

重鉻酸鉀基準(zhǔn)溶液[c(1/6K2Cr2O7)=0.03 mol/L]:準(zhǔn)確稱取1.471 0 g已在150 ℃～180 ℃烘干2 h的重鉻酸鉀(K2Cr2O7，基準(zhǔn)試劑)，精確至0.000 1 g，置于燒杯中，用100 mL～150 mL水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。

碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(1/6KIO3)=0.03 mol/L]：準(zhǔn)確稱取5.4 g碘酸鉀溶于200 mL新煮沸過(guò)的冷水中，加入5 g氫氧化鈉及150 g碘化鉀，溶解后再以新煮沸過(guò)的冷水稀釋至5 L，搖勻，貯存于棕色瓶中。

硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液[c(Na2S2O3)=0.03 mol/L]：將37.5 g硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)溶于200 mL新煮沸過(guò)的冷水中，加入約0.5 g無(wú)水碳酸鈉，攪拌溶解后再以新煮沸過(guò)的冷水稀釋至5 L，搖勻，貯存于棕色瓶中。

3 試驗(yàn)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定及空白試驗(yàn)

3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的標(biāo)定

按照標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)所配溶液進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度c(Na2S2O3)、碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液與硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積比K、碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對(duì)三氧化硫的滴定度TSO3。

3.1.2 空白試驗(yàn)

按照儀器連接示意圖接好反應(yīng)裝置，反應(yīng)瓶?jī)?nèi)加入15 mL氯化亞錫—磷酸溶液，洗氣瓶?jī)?nèi)盛100 mL硫酸銅溶液(50 g/L)，吸收杯內(nèi)盛20 mL氨性硫酸鋅溶液(100 g/L)，加水稀釋至300 mL。

開(kāi)動(dòng)空氣泵，調(diào)節(jié)通氣速度每秒4個(gè)～5個(gè)氣泡，打開(kāi)電爐，于220 V加熱10 min，將電壓調(diào)至160 V，繼續(xù)加熱5 min,關(guān)閉電爐，停止加熱。取下吸收杯，關(guān)閉空氣泵。用水沖洗插入洗收液的玻璃管，加入10 mL明膠溶液，由滴定管加入5 mL碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，在攪拌下一次性快速加入30 mL硫酸(1+2)，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴至淡黃色時(shí)，加入2 mL淀粉指示劑溶液，再繼續(xù)滴至藍(lán)色消失。記下消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V。

3.2 試樣中三氧化硫的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取約0.5 g試樣，精確至0.000 1 g，置于100 mL的干燥反應(yīng)瓶中，按照與空白相同的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試樣中三氧化硫的含量在吸收瓶中加入10 mL～20 mL的碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，滴定到終點(diǎn)。

3.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)按下列公式進(jìn)行計(jì)算和處理：

V空白=5-KV。

4 結(jié)論

1)還原—碘量法以其測(cè)定時(shí)間較短，操作簡(jiǎn)便，測(cè)量快捷易學(xué)；2)儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少；3)測(cè)量過(guò)程中受干擾較小，重復(fù)性和再現(xiàn)性高，結(jié)果較準(zhǔn)確。

5 注意事項(xiàng)

1)試樣的稱取量以含有三氧化硫10 mg～15 mg為宜。如試樣量過(guò)多，按操作規(guī)程加入10 mL氯化亞錫—磷酸溶液(50 g/L)可能不足以將試樣中硫酸鹽定量還原為硫化氫，過(guò)少滴定反應(yīng)重點(diǎn)不明顯，影響結(jié)果判定。2)磷酸要預(yù)先脫水，這樣可以增強(qiáng)磷酸的溶解能力，同時(shí)還能防止配制的氯化亞錫—磷酸溶液在加熱時(shí)生成氯化氫過(guò)多，逸入吸收液中使吸收液酸度提高，就不能完全吸收硫化氫，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3)還原硫酸鹽時(shí)，加熱時(shí)間和加熱溫度要嚴(yán)格控制。溫度要控制在250 ℃～300 ℃，加熱時(shí)間則是電壓220 V加熱10 min，調(diào)至160 V繼續(xù)加熱5 min，這個(gè)溫度下，加熱這么長(zhǎng)時(shí)間，還原反應(yīng)進(jìn)行較快較完全，如溫度過(guò)低，或反應(yīng)時(shí)間太短，試料分解還原反應(yīng)進(jìn)行不完全；如溫度過(guò)高，或反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，磷酸可能會(huì)生成焦磷酸和有毒的偏磷酸，強(qiáng)烈的腐蝕玻璃反應(yīng)瓶，縮短其壽命。4)吸收液一般使用400 mL的燒杯，內(nèi)盛300 mL水及20 mL氨性硫酸鋅吸收溶液，以保證氣體同時(shí)能經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的液體路徑被完全吸收。通氣速度以每秒4個(gè)～5個(gè)氣泡為宜，保證規(guī)定時(shí)間內(nèi)硫化氫氣體能全部帶至吸收液中，并被其吸收。5)還原反應(yīng)結(jié)束后，必須先拆下吸收杯中的進(jìn)氣導(dǎo)管，切斷吸收液與反應(yīng)瓶間的通路，以免發(fā)生倒流，引起反應(yīng)瓶炸裂，試驗(yàn)作廢還易發(fā)生燙傷事故。6)收集液在充分?jǐn)嚢柘侣尤?0 mL左右硫酸(1+2)，從而防止生成的硫化氫與單質(zhì)碘尚未發(fā)生反應(yīng)就已溢出，影響測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性。7)淀粉指示劑溶液要現(xiàn)配，因?yàn)榈矸鬯猱a(chǎn)生還原性化合物，能與碘反應(yīng)，影響測(cè)定結(jié)果。淀粉指示劑溶液不要在滴定開(kāi)始時(shí)加入，應(yīng)在滴定至淡黃色后再加入，否則生成的淀粉與碘的藍(lán)色化合物到終點(diǎn)時(shí)還不易褪去，干擾滴定終點(diǎn)的觀察和判定，影響測(cè)定結(jié)果，造成誤差。8)返滴定的速度不宜過(guò)快，同時(shí)要加強(qiáng)攪拌，防止滴入的硫代硫酸鈉溶液局部過(guò)濃遇酸分解，影響測(cè)定結(jié)果。9)返滴定時(shí)溶液溫度不應(yīng)太高，以防碘揮發(fā)，同時(shí)溫度過(guò)高時(shí)，淀粉與碘的顯色反應(yīng)不靈敏，反應(yīng)終點(diǎn)不明顯，判定不準(zhǔn)確。10)空白實(shí)驗(yàn)的條件如加熱溫度、時(shí)間控制、操作程序及所用試劑等級(jí)都與試樣測(cè)定時(shí)條件一致。

[1] 張紹周，辛志軍，倪竹君.水泥化學(xué)分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2] 王紅云.分析化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3] 申紅桃.水泥中三氧化硫測(cè)定方法的應(yīng)用分析[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2007(5):18-20.

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[5] 周紅軍.碘量法測(cè)定水泥SO3結(jié)果偏差的分析[J].水泥,1988(7):52-53.

Determinationofthreesulfuroxidecontentincementbyiodinemethod

ZhaoLiying

(ShanxiAcademyofBuildingResearch,Taiyuan030001,China)

The three generation method for the determination of sulfur oxide content-iodometric method, determination of three sulfur trioxide in cement by using this method, samples were first treated with phosphoric acid, and then restore the absorption by iodometry titration, which can interfere with the determination of sulfide, sulfur is removed by heating, other conditions will cause the error to the measurement results. The results showed that the time of iodine determination was short, the operation was simple, the equipment was simple, the interference was smaller, the result was more accurate, and it had a strong applicability.

iodine method, three sulfur trioxide, content

TQ172.18

：A

1009-6825(2017)24-0110-02

2017-06-13

趙麗英(1974- )，女，工程師