烟气氨法脱硫浆液Cl-含量测定的试验研究
党红娟,祁福平,雷朝红,杜利平
(陕西神木化学工业有限公司, 陕西 神木 719300)
[摘 要] 浆液中的Cl-含量是烟气氨法脱硫工艺中的一个重要监控指标。本研究使用莫尔法与离子色谱法对氨法脱硫浆液中的Cl-含量进行测定,结果发现:使用莫尔法进行测定时,滴定终点难以判断;而使用离子色谱法,测定过程不受灰分等杂质组分的干扰,加标回收率在95%~105%,相对误差、相对标准偏差均较小,测量结果准确度、精密度较高。
[关键词] 氨法脱硫浆液;Cl-含量测定;莫尔法;离子色谱法
[中图分类号] TQ 073+.1 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932(2017)01-0072-03
0 引 言
据统计,2015年上半年,我国二氧化硫排放量达10 028 kt,是世界上二氧化硫年排放量最大的国家,大量二氧化硫的排放使我国酸雨污染面积迅速扩大,每年因酸雨污染给森林及农作物造成的直接经济损失达数百亿元[1]。近年来,随着人们环保意识的逐步提高,工业烟气脱硫工艺也得到了较快的发展和改进。氨法脱硫工艺因其脱硫效率高、产物硫酸铵可作化肥、二次污染小、装置占地面积小等优点被国内众多企业采用,以求减少二氧化硫的排放。烟气氨法脱硫工艺中,燃煤及工艺水中的Cl-会在脱硫系统内循环累积,造成设备腐蚀,最终可能导致设备或管道的金属断裂,且影响硫酸铵产品的质量。因此,氨法脱硫浆液中的Cl-含量是烟气氨法脱硫工艺中的一个重要监控指标,如何准确测定氨法脱硫浆液中Cl-含量,适时补水、排污,对预防管道和设备腐蚀、保证氨法脱硫系统的稳定运行有着极其重要的意义。
氨法脱硫浆液成分复杂,除含有饱和硫酸铵、亚硫酸等含阴离子的多种物质及有机酸外,灰分特别高,对莫尔法等常规Cl-测定方法产生严重干扰。目前,关于如何测定氨法脱硫浆液中Cl-含量的方法鲜有报道,本文以我公司氨法脱硫浆液样品为例,分别采用莫尔法和离子色谱法对浆液中的Cl-含量进行测定,并评估这两种测定方法的优劣。
1 测定原理
1.1 莫尔法的测定原理
莫尔法是目前常规水样品中Cl-含量测定的主要方法,具有操作简单、试剂种类少等特点,被大中型企事业单位化验室广泛使用。
此法是在中性或弱碱性溶液中,以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶液进行滴定。由于AgCl的溶解度比Ag2CrO4小,因此溶液中首先析出白色AgCl沉淀,当AgCl定量析出后,过量1滴AgNO3溶液即与CrO2-4反应生成砖红色Ag2CrO4沉淀,表示达到滴定终点。
Ag++Cl-====AgCl↓ Ksp=1.8×10-10
2 Ag++CrO2-4====Ag2CrO4↓ Ksp =2.0×10-12
滴定必须在中性或在弱碱性溶液中进行,最适宜pH范围为6.5~10.5,如有铵盐存在,溶液的pH范围最好控制在6.5~7.2。
1.2 离子色谱法的测定原理
离子色谱法(Ion Chromatography,IC)是色谱法的一个分支,离子色谱法(IC)是利用被分离物质在离子交换树脂(固定相)上交换能力的不同,从而连续对共存多种阴离子或阳离子进行分离、定性和定量的方法。
Cl-作为常规阴离子,是离子色谱法测定效果最好的阴离子之一,随着离子色谱技术的不断更新、改进,越来越多的常规阴阳离子使用离子色谱完成分析工作。但离子色谱设备昂贵,同时测定过程对样品的清洁程度要求极高,任何微小的杂质、浮尘都可能堵塞管路,样品含有机物等油类物质时则可能永久损坏色谱柱等。
2 试验所用试剂、设备及配置参数
2.1 莫尔法
硝酸溶液 1+300
氢氧化钠溶液 2 g/L
硝酸银标准滴定溶液 C(AgNO3)=0.1 mol/L
铬酸钾指示剂 50 g/L
酚酞指示剂 10 g/L乙醇溶液
2.2 离子色谱法
色谱型号 ICS-1600
分析柱 AS18(4×250 mm)
保护柱 AG18(4×50 mm)
抑制器 AERS 500(4 mm)
抑制器电流 57 mA(采用色谱柱厂家提供的参考电流)
淋洗液 23 mmol/L的KOH溶液(PROD,RFC-30自动电解淋洗液发生器电解产生)
淋洗液流速 1 mL/min
柱温 40 ℃
检测器温度 35 ℃
基准 NaCl
3 Cl-含量测定的试验过程
我公司氨法脱硫浆液样品中灰分高、颜色发黑,浆液密度1 140~1 190 kg/m3,日常运行中CODCr在10 000 mg/L以上。以下分别采用莫尔法和离子色谱法对样品浆液中的Cl-含量进行测定。
3.1 莫尔法的测定过程
浆液中悬浮杂质的含量极高,颜色发黑,经多天的试验操作,发现将脱硫浆液原液稀释200倍(取1 mL浆液用去离子水稀释到200 mL)后,稀释浆液较为澄清,对稀释200倍后的浆液直接用莫尔法进行测定。具体步骤如下:准确移取100 mL脱硫浆液样品(原液稀释200倍后),调节pH在6.5~7.2(消除铵盐的影响),加入1 mL K2CrO4指示溶液,在不断摇动的情况下用AgNO3标准溶液滴定至砖红色沉淀出现,此时即为滴定终点。但实际测定过程中无法准确判断砖红色沉淀出现。
更多内容详见《中氮肥》2017年第1期