碳硫分析儀測定碳酸鍶中總硫含量＊

楊占壽,趙鵬興,龍光明,祁米香,王舒婭,鄒興武,李加升

(1.中國科學院青海鹽湖研究所,青海西寧 810008;2.金瑞礦業發展股份有限公司)

化工分析與測試

碳硫分析儀測定碳酸鍶中總硫含量＊

楊占壽1,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.中國科學院青海鹽湖研究所,青海西寧 810008;2.金瑞礦業發展股份有限公司)

介紹了碳硫分析儀測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,試樣中各價態的硫在電弧燃燒爐中經自動引弧高溫氧化為二氧化硫,經吸收液吸收生成亞硫酸,用碘 -淀粉標準溶液光控自動滴定亞硫酸根,根據其消耗量計算出總硫含量。該測定方法的相對標準偏差小于 0.5%,加標回收率大于 95%,該方法簡便快速、重現性好、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,可廣泛應用于電子、醫藥、化工等諸多領域[1-2]。碳酸鍶中總硫的含量直接影響產品的質量,因此準確快速測定碳酸鍶中總硫的含量至關重要[3]。用國標容量法分析碳酸鍶總硫含量時所需試劑用量大、速度慢、分析周期長[3]。筆者利用碳硫分析儀,采用電弧燃燒法將各價態的硫氧化生成二氧化硫,再經吸收生成亞硫酸,亞硫酸根采用光控自動滴定,得到碳酸鍶中的總硫含量,分析結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 儀器

碳硫高速分析儀,該儀器測試穩定、測量精度高,可方便快捷地測出各種金屬材料和非金屬材料中碳、硫元素的含量,直接讀取質量分數。測碳采用液體吸收:試樣燃燒后的氣體經管路進入量氣筒,量氣筒內的氣體被壓入集氣瓶,集氣瓶內液體吸收二氧化碳,減少的體積量就是碳的含量。測硫采用光控自動滴定:氧氣的流量采用“前大氧,后小氧”的工藝,通過控制氧氣瓶的總開關和氧氣減壓器,使氧氣維持在 0.04 mPa,打開電弧爐“前氧”和“后控”開關,調節流量計的指示錘停留在 1.34～2 L/min。通過燃燒電弧爐自動引弧,試樣燃燒后生成的二氧化硫在氧氣的推動下,經過凈化裝置從管路進入硫吸收杯,生成亞硫酸,用碘 -淀粉標準滴定溶液自動滴定亞硫酸根,并保持硫杯中溶液顏色為淡藍色。與該儀器相連的 PC機裝有專用的 pccs測試軟件,可直接通過該軟件測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 -淀粉標準滴定溶液,c(I2)≈0.001 6 mol/L;氧氣,純度 >99.5%;碳酸鍶標樣;碳酸鍶(實驗室制備)。

1.3 實驗方法

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 pccs測試軟件準確錄入 25 mg碳酸鍶標樣的質量和硫含量,把標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,調節氧氣流量在 1.34～2 L/min時進行分析,將碳酸鍶的測得值和標樣值進行校正,建立標點曲線并調用。按上述方法對實驗室制備的碳酸鍶樣品進行分析,依次加入 200 mg硅鉬粉和 300 mg錫粒,通過pccs測試軟件上傳 25 mg待測樣碳酸鍶,再加入1 000 mg純鐵助溶劑覆蓋碳酸鍶,調節氧氣流量計進行分析,在 PC機上直接得到碳酸鍶中的硫含量。

2 結果與討論

2.1 方法原理

在硅鉬粉、錫粒、純鐵助溶劑和氧氣存在下,由電弧爐自動引弧燃燒產生高溫,樣品中的硫與氧氣反應全部轉化為 SO2氣體,釋放的 SO2在氧氣的推動下,經過凈化裝置從管路進入硫吸收杯,生成亞硫酸,用碘 -淀粉標準溶液光控自動滴定亞硫酸根,分析結果轉換到 PC機上直接讀出硫的含量。

2.2 助熔劑和樣品質量確定

通入氧氣能使硅鉬粉和錫粒引弧燃燒[4-5],但燃燒不完全,從灰渣觀測出部分碳酸鍶沒有分解,硫的分析結果不穩定;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,硫的分析結果穩定。考慮到碳硫分析儀銅坩堝的容量和自動引弧燃燒的條件,對不同配比助熔劑和適量碳酸鍶進行多次重復實驗,對燃燒后灰渣成色、測定的重復性和相對標準偏差綜合分析,最后確定燃燒充分、重復性較好的助熔劑質量分別為: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,為了使測試的樣品具有代表性,因此碳酸鍶稱樣質量的選擇就比較重要。質量太大,會使樣品獲得熱能不足而導致硫釋放不完全;質量太小又可能使樣品不均,缺乏代表性,以致測定結果的重復性和精密度較差。選擇樣品質量分別為 15、25、35、45、55 mg進行實驗,結果表明稱樣質量為 35 mg為宜。

2.3 分析結果

分別對實驗室制備的不同硫含量的碳酸鍶進行了6次分析,并對樣品 2進行加標回收實驗,分析結果見表 1。從表 1可知,碳酸鍶中硫含量的加標回收率大于 95%,分析得到的每種樣品碳酸鍶中硫含量的相對標準偏差小于 0.5%,說明實驗得到數據的離散程度很低,測定方法不存在系統誤差。說明此測定方法重復性好,精密度高,有很高的準確度。

表1 3種樣品的分析結果和硫回收率 %

3 結論

使用碳硫分析儀分析碳酸鍶中硫含量,儀器測試穩定,測試過程中自動引弧,光控自動滴定亞硫酸根,直接從 PC機讀取硫含量,可減少人為觀測誤差。該方法簡練、快速,定量結果準確,實用性很強,適用于企業日常生產中對碳酸鍶快速控制分析,也可作為科研單位對硫含量控制監測的有效手段。

[1] 劉相杲,彭曉東,劉江,等.高純碳酸鍶的制備技術研究進展[J].材料導報,2003,17(9):54-57.

[2] 陳英軍.我國碳酸鍶工業現狀及發展方向 [J].非金屬礦, 2002,25(3):5-7.

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

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

[5] 文海初.高頻紅外吸收法快速測定碳酸鋇中的硫[J].無機鹽工業,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

楊占壽 (1978— ),碩士,助研,主要從事鍶與鎂資源的開發與研究。

聯系方式:yangzhanshou@126.com