硫酸生產(chǎn)尾氣中硫酸霧含量測(cè)定方法改進(jìn)

盧金華，伊根生，鄭麗宏

（1.河北冀衡賽瑞化工有限公司（河北省硝基肥料技術(shù)創(chuàng)新中心），河北 武邑 053400；2.河北冀衡集團(tuán)有限公司藍(lán)天分公司，河北 武邑 053400）

0 引言

硫酸生產(chǎn)尾氣中硫酸霧傳統(tǒng)檢測(cè)方法是鉻酸鋇分光光度法和離子色譜法［1］。鉻酸鋇分光光度法是利用硫酸霧與鉻酸鋇反應(yīng)釋放出的鉻酸根呈黃色，然后比色測(cè)定硫酸霧含量的方法，但是Ca2+、Mg2+、Zr4+等也都可與鉻酸鹽反應(yīng)生成黃色或橙色物質(zhì)，共存時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，降低準(zhǔn)確度，而且該方法操作步驟煩瑣。離子色譜儀是大型精密儀器，價(jià)格昂貴，很多基層生產(chǎn)企業(yè)都不具備此條件。河北冀衡賽瑞化工有限公司借鑒鹽酸中硫酸根的測(cè)定方法［2］，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出用硫酸鋇比濁法測(cè)定硫酸生產(chǎn)尾氣中硫酸霧含量，該檢測(cè)方法簡(jiǎn)單方便，成本低廉，準(zhǔn)確度高，與環(huán)保部門的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)吻合良好。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

通過(guò)等速采樣，用稀堿液吸收氣體中的硫酸霧，在中性條件下，樣品溶液中的硫酸根離子與氯化鋇反應(yīng)，生成硫酸鋇白色沉淀，形成懸濁液，用可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定其吸光度。在一定范圍內(nèi)硫酸根離子濃度與吸光度存在良好線性關(guān)系，通過(guò)比色，測(cè)定硫酸根含量。

如果尾氣中有二氧化硫存在，二氧化硫與氯化鋇生成亞硫酸鋇白色沉淀，會(huì)對(duì)結(jié)果造成干擾。此時(shí)，可以在反應(yīng)形成的懸濁液中加入鹽酸溶液，亞硫酸鋇溶于鹽酸，而硫酸鋇不溶于鹽酸［3］，即可排除干擾。

1.2 試劑與儀器

試劑：氯化鋇，100 g/L；硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.1 mg/mL；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.1 mol/L；甘油-乙醇混合溶液，1+2；鹽酸溶液，1+1；0.1 mol/L鹽酸。

儀器：常用化驗(yàn)室儀器；可見(jiàn)分光光度計(jì)，721G型；玻璃砂芯（多孔玻板）吸收瓶；壓差流量計(jì)。

1.3 采樣及樣品測(cè)定

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別量取0.1 mg/mL的硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液2、4、6、8、10、15、20 mL于系列100 mL容量瓶中，分別加入鹽酸溶液（1+1）10 mL，搖勻，再加入甘油-乙醇混合溶液（1+2）5 mL，搖勻，加水定容至刻度，搖勻，小心移入盛有二水氯化鋇0.3 g的干燥燒杯中，以2 r/s的速度搖勻2 min，靜置10 min。

用2 cm比色皿，在可見(jiàn)分光光度計(jì)波長(zhǎng)450 nm處，用空白溶液調(diào)整分光光度計(jì)零點(diǎn)，分別測(cè)定一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，溶液中硫酸根質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 硫酸根質(zhì)量濃度與吸光度線性關(guān)系

從表1可以看出，在溶液中硫酸根離子質(zhì)量濃度為0～20 mg/L范圍內(nèi)，硫酸根質(zhì)量濃度與吸光度存在良好線性關(guān)系，可以應(yīng)用于比色測(cè)定。

1.3.2采樣

向玻璃砂芯（多孔玻板）吸收瓶中加入0.1 mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液約50 mL，將吸收瓶與壓差流量計(jì)和采樣管緊密連接，讓管道氣以2.5 L/min的流量均勻通過(guò)吸收瓶等采樣系統(tǒng)，等速采樣一定時(shí)間。

采樣裝置為采樣管、氣體吸收瓶、裝有溫度計(jì)的壓差流量計(jì)和真空泵，采樣管伸入氣源管道直徑1/3處。

1.3.3測(cè)定

取下吸收瓶，將吸收瓶?jī)?nèi)吸收液倒入100 mL容量瓶?jī)?nèi)，用少量水清洗吸收瓶2～3次，每次用水量不超過(guò)5 mL，洗液并入容量瓶?jī)?nèi)，用0.1 mol/L鹽酸溶液調(diào)至中性，加入甘油-乙醇混合溶液5 mL，為排除SO2的干擾，加入鹽酸溶液（1+1）10 mL，用水稀釋至刻度，搖勻。小心倒入盛有二水氯化鋇0.3 g的干燥燒杯中，搖動(dòng)2 min。在室溫下，靜置10 min，用2 cm比色皿，在可見(jiàn)分光光度計(jì)波長(zhǎng)450 nm處，測(cè)定溶液的吸光度。

同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

1.3.4結(jié)果計(jì)算

尾氣中硫酸霧質(zhì)量濃度以SO42-質(zhì)量濃度計(jì)。

其中 ρ——尾氣中硫酸根質(zhì)量濃度，mg/m3；

ρ（SO42-）——標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得硫酸根質(zhì)量濃度，mg/L；

V1——待測(cè)液體積，100 mL；

V2——采樣體積，L；

t——采樣時(shí)間，min；

r——流量計(jì)流量，L/min；

P——溫度系數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 與環(huán)保在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

在某一時(shí)間段（生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定）多次采樣后，用硫酸鋇比濁法測(cè)定系統(tǒng)尾氣中硫酸霧，并將測(cè)定結(jié)果與環(huán)保在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表2 同一時(shí)間段連續(xù)采樣硫酸生產(chǎn)尾氣中硫酸霧測(cè)定結(jié)果與環(huán)保在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

從表2和表3中可以看出，不論在同一時(shí)間段連續(xù)采樣，還是不同時(shí)間段隨時(shí)采樣，硫酸鋇比濁法測(cè)定硫酸尾氣中的硫酸霧含量，結(jié)果與環(huán)保在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均能較好吻合，準(zhǔn)確度高。

表3 不同時(shí)間段隨時(shí)采樣硫酸生產(chǎn)尾氣中硫酸霧含量測(cè)定結(jié)果與環(huán)保在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2 精密度驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)同一樣品進(jìn)行反復(fù)多次測(cè)定進(jìn)行精密度驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，對(duì)同一樣品進(jìn)行多次平行測(cè)定，數(shù)據(jù)相對(duì)誤差小于0.2%，精密度較高，證明此方法可行。

2.3 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

在試樣溶液中加入硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，使用硫酸鋇比濁法測(cè)定硫酸生產(chǎn)尾氣中硫酸霧含量時(shí)，加標(biāo)回收率在96.0%～102.0%，準(zhǔn)確度高，可滿足定量分析要求。

3 結(jié)論

絕大多數(shù)硫酸鹽都溶于水，只有硫酸鋇幾乎不溶于水，也不溶于酸，采用硫酸鋇比濁法，受到的干擾很少，準(zhǔn)確度高。雖然亞硫酸鋇也是白色沉淀，尾氣中含有SO2時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾，但亞硫酸鋇溶于鹽酸，而硫酸鋇不溶，所以加入（1+1）鹽酸可以很好地排除SO2的干擾。

硫酸鋇比濁法檢出限低，硫酸霧含量高時(shí)可以稀釋后進(jìn)行測(cè)定，含量低時(shí)可以延長(zhǎng)采樣時(shí)間。

該方法操作步驟簡(jiǎn)單方便，所用設(shè)備簡(jiǎn)單易得，成本低，便于中小企業(yè)廣泛應(yīng)用。