LAFL-2型氟-氯分析儀

一、概述

水泥工業(yè)中已廣泛采用以螢石(氟化鈣)作礦化劑，其中氟化鈣的加入量對(duì)水泥熟料的鍛燒工藝和水泥的物理性能都有很大影響，為此水泥企業(yè)都很重視氟含量的測(cè)定。

隨著我國水泥工業(yè)中窯外分解技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)水泥及原料中氟含量的控制顯得尤為重要。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，生料中的氯含量不大于0.015%，否則將影響生產(chǎn)。另外水泥中氯含量偏高，也可能引起中鋼筋銹蝕問題。

LAFL-2型氟·氯元素分析儀采用蒸餾法原理，主要用于水泥及原料中氟和氯的測(cè)定。

2、LAH-1型氟·氯元素分析儀的基本結(jié)構(gòu)

LAFL-2型氟·氯元素分析儀在結(jié)構(gòu)上主要由溫控部分、蒸餾部分、載氣部分及儀器外殼等部件組成。儀器外型精致美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。

二、功能特點(diǎn)

1.分析速度快，單個(gè)樣品測(cè)定不超過10分鐘2.分析精度高，分析結(jié)果偏差小于標(biāo)準(zhǔn)求的偏差3.自動(dòng)化水平高，液晶顯示，控溫精度1%4.保溫性能好，配件齊全5.氯元素分析儀在結(jié)構(gòu)上主要由溫控部分、蒸餾  部分、載氣部分及儀器外殼等部件組成

三、儀器參數(shù)

·加熱功率：1000W。·氣泵功率：12W。·控溫精度：±1%。·計(jì)時(shí)精度：±0.1%。·蒸餾時(shí)間：10 - 15 分鐘。·溫度設(shè)定：250 - 260℃。·供電電源：(220±22)V,  頻率(50±1)Hz。

四、氟的測(cè)定方法

1.方法提要

當(dāng)各類試樣與磷酸共熱時(shí)，含氟礦物(CaF₂)被酸分解，通入水蒸氣將其蒸餾分離，氟以氫氟酸和氟硅酸的形態(tài)蒸出，可在15-18分鐘將50 mg 以內(nèi)的氟蒸餾*全。

CaF₂+2H+= 2HF↑ + Ca2⁺

4HF + SiO₂ = SiF₄ ↑+ 2H₂0

SiF₄ + 2HF = H₂SiF₆↑

蒸餾管的蒸餾物溫度以210～220°C(溫控儀指示溫度250℃)比較適宜。溫度過低，則蒸餾不*全，結(jié)果偏低;溫度過高，則磷酸被蒸出，結(jié)果偏高。

蒸餾液中的氟采用鑭―EDTA容量法測(cè)定，加入過量的使其與氟生成氟化鑭沉淀。剩余的鑭，以偶氮胂M為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液回滴定。反應(yīng)式如下:

La³⁺ + 3F^— = LaF₃↓

La³⁺(剩余)+H₂Y^2—= LaY^—+2H⁺

La—R^—(藍(lán)色)+H₂Y^2—+2H⁺ = LaY^—+H₄R(紫紅色)

為消除氟化鑭沉淀對(duì)剩余鑭離子的吸附，繼續(xù)加入稍過量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，然后在用鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行反滴定，反應(yīng)式如下:

H₂Y^2—(過量)+La³⁺ = LaY^—+2H⁺

H₄R(偶氮腫M)(紫紅色)+ La³⁺ = La—R^—(藍(lán)色)+4H⁺

2.試劑

三乙醇胺—鹽酸緩沖溶液(pH6.8);將150mL三乙醇胺溶于600ml水中;加入170mL鹽酸(1+1)，用水稀釋至1L，搖勻。然后用鹽酸(1+1)和三乙醇胺調(diào)節(jié)pH至6.8(用精密pH試紙或pH計(jì)檢驗(yàn))。

偶?xì)潆?/span>M指標(biāo)劑溶液(1.5g /L):稱取0.15g偶氮腫M指示劑，溶于150mL水中。硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液【c(La(NO₃)₃=0.01moL/L)】:稱取4.33g硝酸鑭【La(NO₃)₃.6H₂0】置于300mL燒杯中，加入100mL水及3滴硝酸(1+1)，攪拌溶解后，用水稀釋至1L，搖勻。

EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液【c(EDTA)=O.008moL/L】:稱取3.0gEDTA置于300mL燒杯中，加入150mL水，加熱溶解，過濾，加水稀釋至1L，搖勻。

3.標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的標(biāo)定

EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度的標(biāo)定:稱取0.3g已于105~110°C烘過2h的碳酸鈣(CaCO₃)，精確到0.0001g，置于400mL燒杯中，加入約100mL水，蓋上表面皿，沿杯口滴加鹽酸(1+1)至碳酸鈣全部溶解，加熱煮沸數(shù)分鐘。將溶液冷至室溫，移入250mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。吸取25.0OmL上述溶液于40OmL燒杯中,加水稀釋至約200mL，加入適量的CMP混合指示劑，在攪拌下加入氫氧化鉀溶液(20Og/L)至出現(xiàn)綠色熒光后再過量2-3mL，以EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至綠色熒光消失并呈顯紅色。EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度按下式計(jì)算:

 

 

 

式中:c(EDTA)—EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，moL/L;

V—滴定時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL;

m—碳酸鈣的質(zhì)量，g;

100.09—CaCO₃的摩爾質(zhì)量，g/moL;

(2)EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液與硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積的標(biāo)定:從滴定管中緩慢放出10.00 mL硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液于300mL燒杯中,用水稀釋至約100mL，加入10mL三乙醇胺―鹽酸緩沖溶液(pH6.8)及2—3滴偶氮胂M指示劑(1.5g/L)，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(0.008mol/L)滴定至由藍(lán)色變?yōu)榧t色后，過量2-3mLEDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，并讀取EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的總體積(V₂)。然后用硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液緩慢滴定至溶液由紅色變?yōu)樗{(lán)色，計(jì)下硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積(V₁)。

EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液與硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積比按下式計(jì)算:

 

式中K—每毫升EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù);

V₁—返滴定時(shí)消耗硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL;

V₂—加入EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的總體積，mL。

硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對(duì)氟化鈣滴定度及對(duì)氟的滴定度按下式計(jì)算:

 

 

式中TCaF₂—每毫升硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于CaF₂的毫克數(shù)，mg/mL;K一每毫升EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù);

C(EDTA)—EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，moL/L;

117.12—(3/2 CaF₂)的摩爾質(zhì)量，g/moL;

TF一每毫升硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于F的毫克數(shù)mg/mL;57.00——(3F)的摩爾質(zhì)量，g/moL。

5.生料、水泥試樣中氟(或氟化鈣)的測(cè)定

(1) 儀器)準(zhǔn)備工作:打開電源開關(guān)，設(shè)定溫控儀溫度250℃，打開溫控儀開關(guān)和加熱開關(guān)。將產(chǎn)生水蒸氣的蒸餾瓶中的水預(yù)先加熱至沸騰(沸騰過甚時(shí)可適當(dāng)降低溫度)，保持微沸狀態(tài)(溫度不要過高)，打開冷卻水。

(2) 測(cè)定:向300mL燒杯中加入5.0OmL硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(0.01moLL)，加入50mL水，放在冷凝管下端用以承接蒸餾液，使冷凝管下端恰好與液面相接。

(3) 準(zhǔn)確稱取0.15g試樣，精確至0.0001g，置于干燥的蒸餾管中(注意:勿使試料粘附于管壁)。加入5mL磷酸(應(yīng)將粘附于管壁試料沖下)）塞上帶有導(dǎo)管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾爐內(nèi)，迅速連接好蒸餾管的進(jìn)出口部分(進(jìn)氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出氣的傾斜接嘴與冷凝管相連)，蓋上爐蓋，打開氣泵開關(guān)，調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)，控制氣體流速50mL/min。

(4) 蒸餾15min，關(guān)上氣泵開關(guān)，取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾水沖洗冷凝管2—3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。

(5) 向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加氫氧化鈉溶液(6Og/L)使液呈紅色，加入1滴鹽酸(1+5)使溶液呈無色，加入10mL緩沖(pH6.8)。

(6) 加入3滴偶氮胂M指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液緩慢滴定至由藍(lán)色變紅色后，過量4—5mL，放置1min，邊攪拌邊用硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍(lán)色。

(7) 氟或氟化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算:

 

或

 

式中T_F一每毫升硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于氟的毫克數(shù)，mg/mL;

T_CaF2—每毫升硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于CaF₂的毫克數(shù)，mg/mL;

V—加入硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的總體積，mL;

V₁—滴定時(shí)消耗硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL;

K—每毫升EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù);

m—試料的質(zhì)量，g。

6.螢石中氟化鈣的測(cè)定

(⑴)測(cè)定:測(cè)定螢石中氟化鈣的含量時(shí)需先預(yù)測(cè)螢石中氟化鈣的大約含量，確定硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的加入量。

(2)預(yù)測(cè):向300ml燒杯中加入35.00ml硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(0.01moL/L)，放在冷凝管下端用以承接蒸餾液，加水稀釋至100ml,使冷凝管下端與液面恰好相接。

6準(zhǔn)確稱取60~70mg試樣,精確至0.0001g,置于干燥的蒸餾管中(注意:勿使試料粘附于管壁)。加入5mI磷酸(應(yīng)將粘附于管壁試料沖下)，立即塞上帶有導(dǎo)管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾爐內(nèi)，迅速連接好蒸餾管的進(jìn)出口部分(進(jìn)氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出氣的傾斜接嘴與冷凝管相連)，打開氣泵開關(guān)，調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)，控制氣體流量50mL/min.蒸餾18min,關(guān)上氣泵開關(guān)。取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾水沖洗冷凝管2~3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。

向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加氫氧化鈉溶液(6Og/L)使溶液呈紅色,加入1滴鹽酸(1+5)使溶液呈無色，加入10mL緩沖溶液(pH6.8)加入3滴偶氮胂M指示劑溶液，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液由藍(lán)色轉(zhuǎn)呈紅色后，過量4~5mL,放置2min，放置中應(yīng)攪拌數(shù)次，然后邊攪拌邊用硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍(lán)色。預(yù)測(cè)螢石中氟化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算:

 

式中:

T_CaF2 ---------每毫升硝酸斕標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于氟化鈣的毫克數(shù),mg/mL

V₁.--------加入硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的總體積, mL;

V₂.------滴定消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液總體積, mL;

K.--------每毫升EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù);

m --------試料質(zhì)量, g。

實(shí)測(cè):根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)得到的氟化鈣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)算出實(shí)測(cè)螢石試樣所需的硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的總體積V_A(mL)。

硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的總體積按下式計(jì)算:

 

式中:

X’ ------預(yù)測(cè)時(shí)得到氟化鈣質(zhì)量百分?jǐn)?shù);

T_CaF2------每毫升硝酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于氟化鈣的毫克數(shù), mg/mL;

m.--------試料質(zhì)量, mg。

向300ml燒杯中加入V_AmL硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(0.01moLL)，放在冷

凝管下端用以承接蒸餾液，加水稀釋至100mL，使冷凝管下端與液面恰好相接。

準(zhǔn)確稱取與預(yù)測(cè)質(zhì)量相近的試樣(m)精確至0.0001g，置于干燥的蒸餾管中(注意:勿使試料粘附于管壁)。加入5mL磷酸(應(yīng)將粘附于管壁的試料沖下)，立即塞上帶有導(dǎo)管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾瓶?jī)?nèi)，迅速連接好蒸餾管的進(jìn)出口部分(進(jìn)氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出口的傾斜接嘴與冷凝管相連)，蓋上爐蓋。打開氣泵開關(guān)，調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)，控制氣體流速50mL/min。

蒸餾18min，關(guān)上氣泵開關(guān)。取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾水沖洗冷凝管2~3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。

向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加氫氧化鈉溶液(60g/L)使溶液呈紅色，加入1滴鹽酸(1+5)使溶液呈無色，加入10mL緩沖溶液(pH6.8).

加入3滴偶氮胂M指標(biāo)劑溶液，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液由

藍(lán)色轉(zhuǎn)呈紅色后，過量4~5mL，放置2min，放置中應(yīng)攪拌數(shù)次，然后邊攪拌邊用硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍(lán)色。

螢石中氟化鈣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按下式計(jì)算:

 

式中:

T_CaF2 -------每豪升硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于氟化鈣的毫克數(shù) mg/mL;

V₁.-----加入硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的總體積mL;

V₂ ------滴定消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液總體積mL;

K.------ 每毫升EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)于硝酸斕標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù);

m .------試料質(zhì)量，g。

(4)注意:當(dāng)螢石中氟化鈣含量很高時(shí)，在預(yù)測(cè)時(shí)加入35mL硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的量將不夠。如果分析步驟進(jìn)行到預(yù)測(cè)時(shí)，當(dāng)加入偶氮胂M指示劑后溶液不會(huì)呈純藍(lán)色而呈藍(lán)紫色，此時(shí)應(yīng)滴加入硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液直至溶液呈藍(lán)色(由于沉淀吸附指示劑，應(yīng)補(bǔ)加指示劑以便于觀察)，在不斷攪拌下在過量5mL，并放置5min，在放置期間應(yīng)不斷攪拌。補(bǔ)加2滴指示劑溶液，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液逐滴進(jìn)行滴定，以下步驟與實(shí)測(cè)步驟相同。遇到這種情況可以不需要再進(jìn)行預(yù)測(cè)。