水泥生料中的氨含量檢測(cè)方法淺析

李保軍 徐文祥 軒紅鐘 肖慧麗 王瑩 劉夢(mèng)雪 丁松燕

摘要：SCR是目前國(guó)際上應(yīng)用于水泥廠脫硝的常用技術(shù)，大量的氨水作為還原劑還原NOx，部分氨水進(jìn)入水泥生料中以氨水或銨鹽的形式存在。該文通過(guò)對(duì)生料的水洗、真空抽濾，將氨水或銨根離子溶于水中，利用甲醛法將生料中的氨或銨根離子定量檢出，為SCR中氨的利用率的計(jì)算提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞： ?SCR;生料;氨水;水洗;甲醛法;定量

引言

水泥生產(chǎn)過(guò)程排出的大量廢氣中含有有害氣體NOx，世界各國(guó)都十分重視對(duì)NOx的控制和治理。SCR是目前國(guó)際上應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，利用SCR系統(tǒng)對(duì)水泥廠進(jìn)行脫硝，效率通常很高。SCR脫硝技術(shù)以含有氨基的還原劑，在裝載有催化劑的反應(yīng)容器內(nèi)將煙氣中的NOx選擇性的還原為N2[1]。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通常以氨水作為還原劑[2]，在噴灑氨水的過(guò)程中，一部分氨水進(jìn)入水泥生料中未參與氧化還原反應(yīng)中，以氨水或銨根離子的形式存在于水泥生料中，因此提供一種快速有效的定性定量檢測(cè)水泥生料中氨水或銨根離子的方法，對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程中的有害物質(zhì)監(jiān)控有著十分重要的意義。

通過(guò)對(duì)水泥生料進(jìn)行水洗、真空抽濾，將逃逸到水泥生料中的氨以氨水或銨根離子的形式溶于水中，利用甲醛法將生料中的氨定量檢出，建立一套快速有效的診斷體系，監(jiān)控SCR技術(shù)中未反應(yīng)的氨水進(jìn)入生料后的氨含量。

1. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

利用甲醛法對(duì)水泥生料中氨根離子含量進(jìn)行定量檢測(cè)

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

生料中的銨根離子通過(guò)水洗、真空抽濾的方法進(jìn)行收集，利用甲醛法進(jìn)行定量檢測(cè)。

甲醛法是檢測(cè)銨根離子常用的一種方法，主要是甲醛與銨鹽反應(yīng)，生產(chǎn)（CH2）6N4H+和H+，然后用酚酞做指示劑，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。 其反應(yīng)式：

4NH4++6HCHO = （CH2）6N4H++3H++6H2O

（CH2）6N4H++3H++4OH-=（CH2）6N4+4H2O

1.3 實(shí)驗(yàn)試劑及裝置

1.3.1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定液c（NaOH）=0.05mol/L;

1.3.2 酚酞指示劑（10g/L）：溶劑為95%乙醇;

1.3.3 中和后的甲醛溶液：取一定量的甲醛試劑（分析純），加入2到3滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定液滴定到粉紅色，半分鐘不褪色;

1.3.4 真空抽濾瓶及真空泵;

1.3.5 ?0.45μm的水系過(guò)濾膜。

1.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

準(zhǔn)確稱取含有銨根離子的水泥生料樣品50g放入燒杯中，加入二次純化水50mL通過(guò)玻璃棒均勻攪拌5min，分4～5次轉(zhuǎn)移至真空抽濾瓶上通過(guò)0.45μm的水膜進(jìn)行過(guò)濾，并對(duì)生料進(jìn)行反復(fù)沖洗，確保銨根離子洗脫出來(lái)，將濾液全部轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶中，用移液管轉(zhuǎn)移50mL濾液進(jìn)入錐形瓶中，加2到3滴酚酞指示劑，加5mL中和后的甲醛溶液，均勻振蕩1min，粉紅色褪色至無(wú)色，靜置，用0.05mol/L的氫氧化鈉滴定液滴定到粉紅色，半分鐘內(nèi)不褪色，即為滴定終點(diǎn)。（注：可通過(guò)滴定至終點(diǎn)的溶液中加入中和的甲醛溶液觀察粉紅色是否褪去，判斷甲醛是否與NH4+反應(yīng)完全，加入甲醛溶液后，粉紅色不褪色，說(shuō)明5mL甲醛溶液足以完全轉(zhuǎn)化生料中的NH4+）。

1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)該方法能夠快速有效的定性及定量檢測(cè)生料中是否殘留的銨根離子，對(duì)水泥生產(chǎn)工藝的監(jiān)控、氨逃逸計(jì)算提供一套快速、可行的檢測(cè)體系。

2. 實(shí)例分析：

某水泥廠利用SCR技術(shù)進(jìn)行脫硝處理，部分氨水進(jìn)入生料樣品中轉(zhuǎn)化為銨鹽形式存在，對(duì)含有銨鹽的生料樣品進(jìn)行取樣、分析。具體操作如下：分別稱取生料樣品52.5318g、50.4640g放入燒杯中標(biāo)識(shí)為樣品1、樣品2，各加入50mL二次純化水，用玻璃棒攪拌5分鐘，分5次轉(zhuǎn)移至真空抽濾瓶上通過(guò)0.45μm的水膜過(guò)濾，并對(duì)生料進(jìn)行反復(fù)水洗，確保銨根離子洗脫出來(lái)，將樣品1的濾液全部轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶中，將樣品2的濾液全部轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中。分別兩次移取樣品1的濾液50.0mL放入錐形瓶中，加3～4滴酚酞試劑，再加入用0.05N的氫氧化鈉滴定液中和的甲醛溶液5mL（甲醛中滴加3～4滴酚酞試劑，用0.05N的氫氧化鈉滴定液滴定至粉紅色，半分鐘不褪色），混勻1min，靜置。用0.05N的氫氧化鈉滴定液（實(shí)際標(biāo)定值為0.04922N）進(jìn)行滴定，滴定終點(diǎn)至粉紅色產(chǎn)生，半分鐘不褪色。滴定結(jié)果為：消耗的NaOH體積V1=9.02mL，V2=9.01mL。分別兩次轉(zhuǎn)移樣品2的濾液100.0mL放入錐形瓶中，同樣按上述方法進(jìn)行處理滴定，滴定結(jié)果為：消耗的NaOH體積V1=13.50mL，V2=13.51mL。按照2.5的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：

樣品 消耗氫氧化鈉的體積 （NH4+）含量 兩次結(jié)果的平行性

樣品1 （1） 9.02 0.0608% 0.0015%

樣品1 （2） 9.01 0.0608%

樣品2 （1） 13.50 0.0593%

樣品2 （2） 13.51 0.0593%

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果及兩個(gè)樣品結(jié)果差值，說(shuō)明該方法檢測(cè)水泥生料中殘余氨含量快速、可行。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩次稱取50g生料樣品，最終定容體積分別為200mL及250mL，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的是確保樣品真空抽濾過(guò)程中，水洗的量是否徹底洗脫生料中的銨根離子，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知結(jié)果較為滿意。

結(jié)論：SCR脫硝技術(shù)以氨作為還原劑[3]，部分氨未參與反應(yīng)進(jìn)行了逃逸，通過(guò)對(duì)生料中的氨進(jìn)行水洗，再通過(guò)真空抽濾，將生料中的氨浸出到水中，利用甲醛法可以定量檢測(cè)出進(jìn)入水泥生料中的氨含量，為SCR技術(shù)生料中氨含量的檢測(cè)提供了一種可行的方法。

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