重量法測定灰?guī)r中的二氧化碳

張健 范寶磊

（1貴州省地礦局103地質(zhì)隊分析測試中心貴州銅仁554300；2中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海西寧 810008；3中國科學(xué)院研究生院北京 100049；4貴州銅仁學(xué)院生物科學(xué)與化學(xué)系貴州銅仁 554300）

重量法測定灰?guī)r中的二氧化碳

張健1范寶磊2，3，4

（1貴州省地礦局103地質(zhì)隊分析測試中心貴州銅仁554300；2中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海西寧 810008；3中國科學(xué)院研究生院北京 100049；4貴州銅仁學(xué)院生物科學(xué)與化學(xué)系貴州銅仁 554300）

采用重量法對灰?guī)r中的二氧化碳進行測定。首先用酸分解試樣，在載氣作用下，產(chǎn)生的二氧化碳被吸收液完全吸收，最后用重量法間接求出二氧化碳的含量。實驗結(jié)果準(zhǔn)確度高，礦石中的硫不干擾測定，可測定0.1%以上的二氧化碳。不經(jīng)過復(fù)雜的氣體凈化步驟，操作準(zhǔn)確、簡單、易行，可用于灰?guī)r中二氧化碳的測定。

灰?guī)r；二氧化碳；重量法

1 前言

在文獻(xiàn)中二氧化碳的測定［1－2］一般要經(jīng)過煩瑣的凈化步驟，以防止來自空氣的干擾和其他元素的干擾。在原方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己在實際測試分析中的工作經(jīng)驗，建立了重量法測定灰?guī)r中二氧化碳的新方法，不經(jīng)過復(fù)雜的氣體凈化步驟，操作簡單，準(zhǔn)確度高，礦石中的硫不干擾測定，可測定0.1%以上的二氧化碳。

2 實驗設(shè)備與試劑

氮氣（或氬氣）瓶，滴液漏斗，玻璃導(dǎo)管，橡皮塞等。

無二氧化碳水（新煮沸冷卻的實驗用水 一級）；鹽酸（1＋1），氯化鋇溶液（50g／L），氫氧化鈉溶液（0.4g／L），硫酸鈉溶液（100g／L），所有溶液的配置用水都是無二氧化碳水；

酚酞指示劑（10g／L）：0.5g酚酞溶解于50mL乙醇中。

3 實驗原理

試樣分解產(chǎn)生的二氧化碳在堿性氯化鋇溶液中，生成碳酸鋇沉淀及硫酸鋇沉淀（溶度積常數(shù)［3］碳酸鋇4.0×10－10，硫酸鋇1.1×10－10）。沉淀經(jīng)煮沸、陳化、過濾，水洗除去多余的硫酸根離子，再用酸洗滌沉淀，碳酸鋇分解后，用水洗滌硫酸鋇沉淀。按照經(jīng)典的硫酸鋇重量法［4］的操作，沉淀經(jīng)灼燒，恒重后，得到純凈的硫酸鋇沉淀，從而間接得出二氧化碳的量。

G0—空白實驗重量，g

G1—樣品實驗重量，g

G—稱樣量，g

k0＝MCO2／MBaSO4＝43.999／233.396＝0.1885

4 實驗步驟

按照圖1連接好裝置

準(zhǔn)確稱取0.1000～1.0000g試樣于反應(yīng)池A中，加入20mL水；再在吸收池B中加入20mL水。

接好裝置，通氮氣3min，趕凈裝置中的二氧化碳，關(guān)閉氮氣。于吸收池B中準(zhǔn)確加入10.00mL氯化鋇溶液、5mL新配制的氫氧化鈉溶液并滴入4滴酚酞指示劑，并加熱近沸。打開滴液漏斗旋扭，滴入20mL鹽酸（如礦石中含有硫則滴入1∶1王水）。關(guān)閉滴液漏斗旋扭，通入氮氣，如樣品分解不完全可加熱A。試樣分解完畢后，繼續(xù)通氮氣3～5min，充分排凈反應(yīng)池A中的二氧化碳；關(guān)閉氮氣。加入10mL硫酸鈉溶液于B中，煮沸，恒溫10min，沉淀陳化過夜。同時做空白1～3份。

圖1 重量法測定二氧化碳裝置圖Figure 1.The schematic diagram of the device for determining the carbon dioxide by gravimetric method.

吸收池B中的沉淀用致密濾紙過濾，用水洗凈硫酸根，再用熱的鹽酸（4%）洗滌至碳酸鋇分解完全。用水洗至無氯離子，將沉淀置于瓷坩堝放入馬弗爐內(nèi)灰化，于800～850℃灼燒至恒重。稱量，計算二氧化碳的含量。

5 結(jié)果與討論

5.1 試劑的選擇及用量

在反應(yīng)過程中，觀察吸收池B中酚酞指示劑紅色不能褪去，以保證沉淀充分。選擇5%氯化鋇溶液可按硫酸鋇重量法預(yù)先標(biāo)定其濃度，不做空白，可以減少實驗步驟，減少工作量。

5.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品分析結(jié)果

對貴州省灰?guī)r二級標(biāo)準(zhǔn)樣品進行分析，實驗結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，通過對貴州省灰?guī)r二級標(biāo)準(zhǔn)樣品平行測定5次，平均值為43.68%，標(biāo)準(zhǔn)值與實驗測定值符合得很好，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.70%。

5.3 回收率實驗

用碳酸鈉配制成含二氧化碳（10g／L）的溶液進行回收實驗。結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出，二氧化碳含量在0.1%以上均有良好的回收率，同時相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.6%，實驗證明方法操作簡單，測定結(jié)果準(zhǔn)確。

5.4 干擾實驗

吸收池B中由于有載氣隔絕空氣，在吸收過程中，空氣中的二氧化碳不得進入吸收液；在吸收完畢后，加入過量的硫酸根沉淀鋇離子，吸收液中已經(jīng)沒有鋇離子可供空氣中二氧化碳沉淀，故空氣中的二氧化碳不干擾測定。

表2 實驗結(jié)果與對照Table 2 The experimental results and comparison

采用王水分解試樣，硫被氧化為硫酸根存在于溶液中，故硫不干擾測定。實驗證明硫含量100mg內(nèi)無干擾。同理，氮、氧等元素也不干擾測定。

6 結(jié)語

采用酸分解試樣，在載氣作用下，產(chǎn)生的二氧化碳被吸收液完全吸收，最后用重量法間接求出二氧化碳的含量。礦石中的硫不干擾測定，可測定0.1%以上的二氧化碳；方法操作準(zhǔn)確、簡單，實驗結(jié)果準(zhǔn)確度高，可用于實際的巖礦測定。對難分解礦物如硅酸鹽、鐵礦，含碳質(zhì)有機質(zhì)礦物采用適當(dāng)?shù)钠渌艿V方法可以測定其中的二氧化碳。

［1］余慶旦.巖石礦物分析：第三版［M］.北京：地質(zhì)出版社，1991，10：30－35.

［2］魏以和，李文潔，周高云.燃燒法測定氧化礦捕收劑吸附量的方法［J］.中國無機分析化學(xué)，2011，1（2）：42－46.

［3］夏玉宇.化學(xué)實驗室手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：69－72.

［4］北京礦冶研究總院分析室.礦石及有色金屬分析手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1990：128.

Determination of Carbon Dioxide in Limestone by Gravimetric Method

ZHANG Jian1，F(xiàn)ANBaolei2，3，4

（1.Theinstrumentanalysiscenterof103geologicalteamofGuizhouGeologyandMineral ResourcesBureau，Tongren，Guizhou，554300，China；2.TheNorthwestInstituteofPlateauBiology，theChineseAcademyofSciences，Xining，Qinghai，810008，China；3.TheGraduateUniversityoftheChineseAcademyScience，Beijing100049，China；4.BiologicalSciencesandChemistryDepartmentofTongrenCollege，Tongren，Guizhou554300，China）

In this paper the amount of carbon dioxide in limestone was determined by gravimetric method.The carbon dioxide，which was generated when limestone was desolved in acid，was introduced to the solution by carrier gas.Then the weight of the carbon dioxide in the solutions was measured by the gravimetric method and was used to calculate the content of carbon dioxide in limestone.The method eliminates the interference from sulfur element.This method does not need complex gas purification steps and is simple and accurate，which is suitable for determining carbon dioxide in limestone with minimum concentration of 0.1%.

limestone；carbon dioxide；gravimetric method

O655.1

A

2095－1035（2012）01－0034－03

10.3969／j.issn.2095－1035.2012.01.0007

2011－10－15

2011－10－31

貴州省教育廳重點項目（黔教科2008096）。

張健，男，工程師，主要從事無機分析測試研究。E－mail：fanbl＿1211＠sina.com。