工業鹽酸中硫酸根分析方法的改進和研究

梁悅綺，張 垚

（上海寶鋼工業技術服務有限公司，上海 201900）

工業鹽酸中硫酸根分析方法的改進和研究

梁悅綺，張 垚

（上海寶鋼工業技術服務有限公司，上海 201900）

為了能夠快速準確地分析工業鹽酸中硫酸根的含量，現行國標方法對操作人員技術要求比較高，因而較難操作。通過使用離子色譜法和等離子光譜法對樣品進行一系列的數據分析和比對，選擇適合的方法，從而改進了硫酸根的分析方法。

工業鹽酸；離子色譜法；等離子光譜法；硫酸根

用工業制成的鹽酸，生產出含量≥31.0%的工業鹽酸，其硫酸根含量較低，測定時需要富集，按照GB 320—2006工業鹽酸硫酸根的分析方法:在稱取20.0 g樣品以后，對樣品進行蒸發至干，再加入1mol/L的鹽酸進行殘渣溶解，使用比濁法的分析方法對樣品進行硫酸根分析[1]。

在實際操作過程中，使用該標準方法，方法較為繁瑣，操作起來不方便，對于操作人員來說操作技術要求比較高。

因為國家標準較難實施，根據實驗原理，并做了相關的實驗，制定了現有的實驗室分析規程。工業合成鹽酸中的硫酸根的測定:取1～2 g的樣品定容至1 000ml的容量瓶中，取25ml稀釋液，通過銀-前處理濾柱，收集濾液，將濾液注入到離子色譜儀中，進行硫酸根濃度的分析。該分析方法因需要銀-前處理濾柱，而且消耗量很大，成本較高。在對樣品進行分析時，為了能夠控制氯離子的含量，樣品的稀釋比例較大，導致硫酸根的濃度較低，這樣會影響到硫酸根的出峰濃度[2]。

根據對該方法的研究，希望能夠不使用銀-前處理濾柱，在國家標準方法的前提下，對該方法進行相應地更改，而能夠分析硫酸根的濃度，達到準確、快速、高效率、低成本的目的。

2 實驗部分

2.1 樣品的前處理

為了能夠把工業鹽酸中的硫酸根能夠完全轉化，經過研究以后，根據GB 320—2006工業鹽酸硫酸根的分析方法，對樣品的前處理方法進行了相應改進:稱取約20.0 g實驗室樣品（精確到0.01 g），置于聚四氟乙烯燒杯中，電熱板溫度控制在200℃左右，使得樣品蒸發至干，冷卻至室溫，加入3 ml濃度1 mol/L鹽酸溶液溶解殘留物和少量的水，并在電熱板上加熱1min使得樣品完全溶解，全部移入50ml容量瓶中（如有沉淀物過濾），用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。

2.2 標準曲線的繪制

從1.000 g/L硫酸根標準溶液中移取0.00ml、2.00ml、 4.00ml、 6.00ml、 8.00ml到 5 個 100ml容量瓶中，定容并搖勻，進行標準曲線的分析。

按樣品的測定步驟，測定各溶液濃度的吸光度，以硫酸根含量為橫坐標，對應的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。

2.3 離子色譜法數據的分析

2.3.1 樣品加標回收的分析

稱取工業鹽酸20.0 g，對4#、5#、6#樣品進行加標回收的分析，加入SO42-的標準溶液10.0mg/L，進行樣品的前處理。

表1 工業鹽酸硫酸根加標回收的數據

離子色譜分析硫酸根的含量加標回收偏高，對此問題查閱了相關的資料和分析過程。研究發現，工業鹽酸的主要雜質是鐵，當樣品蒸干后，燒杯中殘存褐色沉淀物，應為氯化鐵和硫酸鐵的沉淀。當用3 m l濃度1 mol/L的鹽酸溶液溶解后，樣品中存在大量的氯離子，離子色譜法去除氯離子的手段，一般都是采用銀-前處理濾柱去除，但是硫酸鹽也會和銀-前處理濾柱反應；不使用銀-前處理濾柱，因為氯離子含量高，影響了柱容量，導致了離子色譜的背景值高，致使硫酸鹽含量偏高[2]。

2.3.2.品酸度的分析

在對工業鹽酸加熱蒸干后，對樣品采用直接用蒸餾水和加入不同濃度的鹽酸進行殘渣的溶解，來說明酸度對硫酸根溶解分析的影響。

表2 對于不同的酸度進行工業鹽酸中硫酸根含量的分析

根據表2的數據，不加入鹽酸或者鹽酸加入濃度不夠，會使樣品不能充分溶解，離子色譜法分析樣品加標回收率的結果再次說明:樣品本身的氯離子含量很高，影響了基線的本底值，導致硫酸根含量偏高，所以離子色譜法不適合分析工業鹽酸中的硫酸鹽濃度。

2.4 等離子光譜法數據的分析

因為等離子光譜儀分析的是硫元素，為了確定工業鹽酸是否還有其他形式的硫存在于樣品中而影響硫酸根濃度的分析，先對樣品進行硫化物的分析。

2.4.1 工業鹽酸樣品中硫形式的分析

工業用鹽酸中的硫一般以硫化氫、二氧化硫、亞硫酸酸鹽和硫酸鹽存在，但根據制造鹽酸的工藝過程分析，國內主要組合式合成鹽酸，氫氣、氯氣都是電解來的，而生成氯化氫氣體在裝置內純度達到99%以上，硫的引入只能是冷卻氯化氫氣體的水，而裝置內溫度高、壓力大，硫化物、二氧化硫和亞硫酸鹽在高溫下很難存在，所以硫都以硫酸鹽的形式存在，并且根據GB 320—2006工業用合成鹽酸方法中檢測硫酸鹽也說明，在合成鹽酸中硫是以硫酸鹽的形式存在的。

根據HJ/T 200—2005水質硫化物的測定氣相分子吸收光譜法，使用氣相分子儀測定樣品硫化物的含量需在堿性條件下進行分析，因為工業鹽酸的酸度很高，使用氫氧化鈉調節pH值，需要使用大量的氫氧化鈉溶液進行調節，操作起來不是很方便，此方法適用于水質樣品的分析[5]。

2.4.2 等離子光譜儀儀器操作條件

功率1.20 kW、等離子氣流量15.0 L/min、輔助氣流量1.50 L/min、霧化氣壓力200 kPa、硫的波長為181.972 nm。

2.4.3 線性

通過等離子光譜法分析標準曲線:

γ=0.999 9 a=9.10×100b=3.73×101

2.4.4 標準樣品的回收

硫酸鹽的標準樣品濃度為:（70.2±2.3） mg/L等離子光譜儀分析的濃度為:71.0mg/L

2.4.5 等離子光譜法加標回收的分析

稱取工業鹽酸20.0 g，4#、5#、6#樣品進行加標回收的分析，加入SO42-的標準溶液10.0mg/L，進行樣品的前處理。

選擇硫的波長為181.972 nm進行樣品的分析。

2.4.6 樣品酸度的分析

離子色譜法進行酸度分析的樣品，現對樣品進行等離子光譜法的分析，如表4所示。

根據表3和表4的數據，能夠得出結論:等離子光譜法分析工業鹽酸的硫酸根，加標回收控制在90%～110%；在對樣品進行前處理時，不加鹽酸和加入1.0 ml濃度0.1 mol/L的鹽酸時，因為樣品溶解不完全，導致加標回收超出控制范圍。其他酸度的調節對分析的結果沒有造成影響[3～4]。

表3 工業鹽酸硫酸根加標回收的數據

表4 對于不同的酸度進行工業鹽酸中硫酸根含量的分析

3 實驗結論

對工業鹽酸樣品進行了離子色譜法和等離子光譜法的分析，根據方法數據上的比對，離子色譜法的加標回收偏高，因為樣品本身的氯離子含量很高，經過前處理以后，氯離子含量仍然穩定地存在樣品中，影響了儀器基線的本底值，導致硫酸根含量偏高；等離子光譜法的加標回收在90%～110%，方法分析比較穩定，工業鹽酸中硫酸根的分析適用于等離子光譜法進行分析。

選擇3 ml濃度1 mol/L HCl的原因:鹽酸的用量主要是根據樣品中的鐵含量而定的，鐵含量越高，酸的加入量越大，因為樣品揮發后器皿中是一種黃褐色的沉淀物，應是氯化鐵和硫酸鐵的混合物，而3 ml 1 mol/L HCl可完全溶解沉淀物，所以選擇該酸度比較合適。

在對樣品進行前處理的時候，需要把電熱板控制在200℃，使用聚四氟乙烯燒杯進行加熱，樣品加熱較穩定，不會發生爆沸的現象，工業鹽酸完全燒干，冷卻后，加一定濃度的鹽酸對蒸干的殘渣溶解再進行定容。

[1]GB 320-2006，工業用合成鹽酸[S].北京:中國標準出版社，2006.

[2]牟世芬，劉克納，丁曉靜.離子色譜方法及應用[M].2版.北京:化學工業出版社，2005.

[3]付小勇，張晨芳，張永杰.工業鹽酸合成裝置生產高含量高純鹽酸的技術應用[J].河南化工，2007，27（ 7）:61-62.

[4]辛仁軒.等離子體發射光譜分析[M].北京:化學工業出版社，2004.

[5]HJ/T 200-2005，水質硫化物的測定氣相分子吸收光譜法[S].北京:中國環境出版社，2006.

[6]鄧恒俊.工業鹽酸中SO42-含量測定方法的改進[J].化工技術與開發，2006，35（ 7）:29-30.

The Improvement and Research of the Method of Analyzing Sulfate in Industrial Hydrochloric Acid

Liang Yueqi，Zhang Yao
（Shanghai Baosteel Industry Technological Service Co.LTD Shanghai 201900， China）

In order to analyze industry concentration of sulfate in hydrochloric acid quickly and accurately,the current national standard method for operating personnel and technical requirements are relatively high,thus it is operated more difficultly.By using ion chromatography and ICP-AES method for the sample,its series of data is analyzed and compared.Appropriate method is selected,thereby the sulfate method of analysis is improved.

industrial hydrochloric acid； ion chromatography； plasma spectrometry； sulfate

X830.2

A

1008-813X（2012）01-0066-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.01.020

2011-10-19

梁悅綺（1984-），女，廣東人，畢業于長春工程學院環境工程專業，助理工程師，主要從事寶鋼環境監測站水質分析工作。