紅外碳硫分析儀測定鋁酸鈉溶液中總有機(jī)碳的探討

紅外碳硫分析儀測定鋁酸鈉溶液中總有機(jī)碳的探討有機(jī)物在生產(chǎn)過程中不斷積劉’對生產(chǎn)的影響已經(jīng)引起了大家的車視”但是至今仍然沒有公認(rèn)的i種對鋁酸訥溶液中有機(jī)物定量分析的方法。據(jù)文獻(xiàn)記載’對于鋁酸鈉懈嵌中有機(jī)物含量的測定方法先療出現(xiàn)了高銘酸鉀氧化法、縈外吸光光度法、燃燒郭化?非色散紅外吸收法、戒相色誥-駆譜聯(lián)用、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù).這些方法均存在各自的問題.髙猛酸鉀氧化法.氧化率過氐通常只能氧化31%的有機(jī)物，導(dǎo)致測得給通常比實(shí)際值低很多；由于鋁酸鈉溶液的高堿高黏度，燃燒氧化?非色散紅外吸收法對制樣提出了更高要求，分析前必須調(diào)節(jié)pH值至470,而在這一范圍氯氧化鋁大斎析出.后續(xù)過旌時(shí)會帶走部分有機(jī)物,而使結(jié)果偏低，后幾種方法都只能定性的或者定量測出其中一小部分的冇機(jī)物.収上井析方法均不能定雖分析出鋁霰鈉浴液中的有機(jī)物，不能反映生產(chǎn)實(shí)際口岀于此，本文提出用紅外碳硫分析儀百接測量所有的有機(jī)物，用總育機(jī)碳含墾（cp來表征。這樣只要是能姊賦存于固體粉末狀樣品中的有機(jī)物，都能全韶測雖出來p3/紅外碳硫分析儀工件原理ucs系列高頻紅外碳硫分折儀由分析主機(jī)〔含高?頻感應(yīng)爐.紅外氣體吸收池和氣賂系統(tǒng)人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（聯(lián)^Thinkcelitre61001商務(wù)機(jī)）和電予天平<AL140V.）等部分組成.各部分由相應(yīng)的電纜或氣路管相連’分別完成被測樣品的燃燒（碳、硫元素氧化釋放人檢測、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)（報(bào)表）顯示與稱重（重量輸入）功能.樣品在禰垂疳加入鴿助熔劑.在高頻感應(yīng)爐中燃燒.碳硫元盍以CO,SO2的形式逸出.以純氟作為分折和動(dòng)力氣流，利用CO養(yǎng)S5吸收固定波長的紅外線能貴的特點(diǎn)‘通過紅外檢測裝置’測得紅外線能量被CO3.S6吸收的程度。CO-￡◎等極性廿子具有說久電偶極矩我因而貝有振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等結(jié)構(gòu)*按最子力學(xué)分成分裂的能級’可與入射的特征玻長紅外輻射耦合產(chǎn)生吸收.朗伯-比爾定律反應(yīng)了此吸收規(guī)律口其屮：宿一入射光強(qiáng)帛J-出射光強(qiáng)；“一吸收系數(shù)；P—該氣體的分壓強(qiáng)；L—分析池的長度。樣品測試全部按照儀器操作規(guī)程進(jìn)行.3.2實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原料及其設(shè)備為了驗(yàn)證用紅外碳硫分析儀測定鋁酸鈉溶液中總有機(jī)碳的有效性，本章節(jié)選用不同氧化鋁廠的溶液樣進(jìn)行分析，樣品主要成分見表3?1。表3-1鋁酸鈉溶液成分表樣品名稱NtNkNcAORp平果分解母液130.82125.435.3941.070327萬基循壞母液243.18211.3931.79127.860.605中州循環(huán)母液258.53206.9851.55113.700.549中州循環(huán)母液2010年10月取自中州鋁廠平果分解母液2007年8月取自廣西平果鋁廠萬基循環(huán)母液2010年8月取自河南香山萬基鋁廠分析天平（精度O.OOlg）紅外碳硫分析儀HCS?140上海德凱儀器有限公司草酸鈉GR級需要的各種玻璃制品若干其他主要試劑，本實(shí)驗(yàn)研究所用其他主要試劑列于表3?2中。表3-2實(shí)臉?biāo)弥饕诱J(rèn)劑

試劑名稱級別生產(chǎn)廠家氛化鉀AR夭津市科巒歐化學(xué)試劑開發(fā)中心硝嚴(yán)鋅AR湖南省匯如試劑有限公司氫氧化鈉AR天津市大茂化學(xué)試劑廠EDTAAR天津市大茂化學(xué)試劑廠鹽酸AR國藥集團(tuán)化學(xué)試劑仃限公司乙酸AR湖南省株洲市化學(xué)工業(yè)研究所乙戰(zhàn)鈉AR天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心氯化張AR湖南省匯虹試劑有限公司3.2.2實(shí)驗(yàn)步驟將鋁酸鈉溶液酸化烘干后制成粉末狀的樣品，然后用碳硫分析儀，一次性定量測出鋁酸鈉溶液中有機(jī)物的總量，并引入總有機(jī)碳來表征這一指標(biāo)。直接取鋁酸鈉原液lOmL于50mL燒杯中，注倉不要稀釋，伍接用鹽酸(1+1)酸化，酸化的過程中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿劇烈反應(yīng)，并伴以挽拌，原溶液中的無機(jī)碳大部分就以二氧化碳的形式揮發(fā)出去，待調(diào)至pH值2以下，溶液變得澄淸，再煮沸2min,趕跑溶液中殘留的二氧化碳，剩下的碳就以有機(jī)物形式存在了。然后放烘箱中烘干，研磨后裝入樣品袋，準(zhǔn)備分析，最后將測得的固體樣中有機(jī)碳的百分含量換篡成鋁酸鈉溶液中總有機(jī)碳的質(zhì)量濃度(以g/L為單位)?田3-1紅外磯取分析測鋁酸納落液中總有機(jī)碳的制樣流程3.3樣品制備的若干條件選擇3.3.1鋁酸鈉溶液取樣量對總有機(jī)碳測量彩響的硏究在實(shí)際操作過程中發(fā)現(xiàn)，樣品質(zhì)量會給實(shí)驗(yàn)帶來很大的誤差，以平果分解母液為例考察后得知，當(dāng)取5mL原液酸化后，得到的樣品只有2.8g,給實(shí)驗(yàn)帶米不小的誤差，所以取樣量統(tǒng)一修訂為取原液10mL.這樣烘干后固體樣（特別是中州循環(huán)母液）質(zhì)量維持在9?10g,可以將誤差降至較低水平。酸化終點(diǎn)pH值對總有機(jī)碳測量影響的研究鋁酸鈉溶液具有強(qiáng)堿強(qiáng)離子濃度的特點(diǎn)，循環(huán)母液的總堿N丁基本在23O0L以上（以Na?O計(jì)），酸化過程中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生劇烈的化學(xué)作用，當(dāng)樣品pH值到10以下（見表3-3）,析出大量的氫氧化鋁，繼續(xù)加入鹽酸，氫氧化鋁又重新溶解，樣品pH值到2以下時(shí)，鋁全部以鋁鹽的形態(tài)存在，后續(xù)再煮沸2min,能夠?qū)⑺械臒o機(jī)碳排盡。表3?3酸化過程中pH值的變化（當(dāng)原始苛越為260g/L）加入不同鹽酸量（以NaOk/g.L'）230240250260270280290溶液pHfit9.49.08.57.97.77.57.4洛液中殘留的氣化鋁/g.「2」5L80350.20.20.20.2酸化后返調(diào)與否對總有機(jī)碳測量影響的研究在研究酸化鋁酸鈉溶液的過程中發(fā)現(xiàn)隨著鹽酸添加量的增加，溶液中鋁的存在形態(tài)是變化的，當(dāng)pH=5?10時(shí)，溶液中鋁絕大部分是以氫氧化鋁的形式析出，由此想到，如果在酸化趕跑CO2之后，再用1OO0L的NaOH溶液返調(diào)至液體呈絮狀形式時(shí)，鋁就是以氫氧化鋁為存在形態(tài)，可以為后面的烘干樣品節(jié)約不少時(shí)間。但是，在返調(diào)過程中所用NaOH溶液含有部分Na2CO3,會導(dǎo)致樣品中殘留部分無機(jī)碳，給實(shí)驗(yàn)帶來正偏差。且后續(xù)在鼓風(fēng)干燥箱烘干的過程中，NaOH會吸收空氣中的CO2,會帶來更大的偏差。結(jié)果顯示，返調(diào)之后總有機(jī)碳含量會有10%的碳増幅。因此，在沒有找到合適返調(diào)劑的情況下，只能不返調(diào)，將溶液樣一宜保持在酸性環(huán)境，在后續(xù)烘干的過程中過量的鹽酸會揮發(fā)掉。3.3.4干燥方式和煮沸對總有機(jī)碳測童影響的研究考慮到鋁酸鈉溶液中有機(jī)物成分的復(fù)雜性，其中部分是屬于易揮發(fā)的小分子有機(jī)物，想到換用不同的操作程序和烘干方式，進(jìn)行研究能否將這部分也定量的進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)對比了酸化后煮沸與否以及煮沸時(shí)間的長短，還有在真空環(huán)境下干燥和在鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行的干燥制得的樣品.由結(jié)果得知，其低沸點(diǎn)物質(zhì)在蒸發(fā)或者烘干的過程中就已經(jīng)被水蒸氣帶走，在本文接下來的研究中，這部分易揮發(fā)的有機(jī)物均不納入硏究范圈。3.4加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)為了驗(yàn)證方法的可行性，準(zhǔn)確量取3份己知待測組分含鼠的鋁酸鈉溶液樣品于3個(gè)50mL燒杯中.每份均取10mL,分別加入濃度為l.OOOOg/L（以C計(jì)）的草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液10n）L,按照樣甜溶液制備方法來制備待測液，測定總有機(jī)碳的回收率，結(jié)果如表3?3。裘3-3加標(biāo)回收率實(shí)舷結(jié)果由表3-3可知，用紅外碳硫分析儀測定鋁酸鈉溶液中總有機(jī)碳的加標(biāo)回收率在95%?102%,符合工業(yè)生產(chǎn)分析檢測要求。樣品名稱原含fi/g.Ld加標(biāo)量/g.L測得fi/g.L4回收率/%萬基循環(huán)母液0.651.001.6298中州強(qiáng)誠夜1.561.002.5195平果分解母液2.041.00