氯氣中酸霧含量分析方法的研制

劉衛(wèi)明

（山西榆社化工股份有限公司，山西 榆社031800）

氯氣在生產過程中帶有水分，經冷卻除水后用濃硫酸干燥、除霧，后用透平壓縮機或氯氣泵將氯氣送給用戶或經加壓、冷凍制成液氯，若氯氣中酸霧（硫酸霧）含量偏高，會對透平壓縮機葉輪和設備管道產生腐蝕，造成泄漏，易引發(fā)事故。 工藝要求對氯氣酸霧（硫酸霧）控制在1 mg/g 之內，分析檢測難度很大，目前國內尚未建立氯氣中酸霧（硫酸霧）含量的分析方法，因此研究解決這一分析難題，對于保證氯堿生產的正常運行具有十分重要的意義。

1 實驗部分

1.1 原理

用水吸收氯氣中酸霧，加入氯化鋇制得硫酸鋇懸浮液，用分光光度法定量。

1.2 試劑與材料

（1）二水氯化鋇；

（2）甘油-乙醇混合液：1+2；

（3）鹽酸溶液：1+10；

（4）硫酸鹽標準溶液：0.1 mg/mL；

（方法1： 稱取0.148 g 于105～110 ℃干燥至恒重的無水硫酸鈉，溶于水。移入1 000 mL 容量瓶中，稀釋至刻度；方法2：稱取0.181 g 硫酸鉀，溶于水，移入1 000 mL 容量瓶中，稀釋至刻度。 ）

（5）氫氧化鈉溶液：200 g/L；

（6）過氧化氫溶液：1+5；

（7）淀粉-碘化鉀試紙；

（8）氮氣或空氣。

除非另有說明，否則在分析中僅使用確認為分析純試劑和GB/T 6682 規(guī)定的三級水或相當純度的水。

試驗中所需標準溶液、制劑及制品，在沒有其他規(guī)定時，均按GB/T 601、GB/T 602、GB/T 603 規(guī)定制備。

1.3 儀器

（1）一般試驗儀器；

（2）20 mL 特規(guī)氣體吸收管（見圖1）；

圖1 20 mL特規(guī)氣體吸收管

（3）721 型分光光度計；

（4）5 000 mL 堿液瓶；

（5）電磁攪拌器；

（6）電子秒表；

（7）天平（8 000 g/0.1 g）。

1.4 實驗步驟

（1）標準曲線的繪制

吸 取 硫 酸 鹽 標 準 溶 液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 分別置于6支20 mL 特規(guī)氣體吸收管（以下簡稱吸收管）中。再分別加入1 mL 鹽酸溶液和2 mL甘油—乙醇混合溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。 將吸收管中的溶液移入小燒杯中， 加入0.3 g 二水氯化鋇，以恒定的速度攪拌2 min 后靜置10 min。用5 cm比色皿，在波長450 nm 處，用空白溶液調整分光光度計零點，測定吸光度，不同質量的硫酸鹽吸光度統計見表1。

以硫酸鹽含量（μg）為橫坐標，對應的吸光度為縱坐標繪制標準曲線， 得回歸方程曲線A=0.001 351x-0.019 71 其中相關系數為R2=0.997 0，A 表示吸光度，x 表示硫酸鹽含量（μg），硫酸鹽標準曲線圖見圖2。

表1 不同質量硫酸鹽吸光度統計表

圖2 硫酸鹽標準曲線圖

（2）采樣

緩慢打開采樣閥，控制氯氣以約300 mL/min 的流速通入堿液瓶吸收約兩三分鐘。 然后將氯氣通過兩個串聯的分別內盛10 mL 水的吸收管，將吸收管浸入冰水中冷卻， 氯氣通入內裝4 000 mL 200 g/L的氫氧化鈉溶液的堿液瓶吸收， 采樣量約300 g 時停止采樣，堿液瓶采樣前后稱重的質量差，即為氯氣的質量。 關閉采樣閥，用清潔干燥的空氣或氮氣吹洗吸收管內的氯氣通入堿液瓶中，吸收液呈無色狀態(tài)時取下2 個吸收管。

（3）空白實驗

采用與測定試料完全相同的分析步驟，進行空白實驗。

（4）比色定量

用少量水分別沖洗二支吸收管中的內管，滴加過氧化氫溶液至不含次氯酸根為止 （用淀粉-碘化鉀試紙作指示劑）， 再加過量幾滴過氧化氫溶液之后把吸收管放在熱水浴加熱至溶液不冒泡為止，取出冷卻。 將1 mL 鹽酸溶液和2 mL 甘油—乙醇混合液先后加入吸收管內，用水稀釋至刻度，搖勻。 將吸收管中的溶液移入小燒杯中，加入0.3 g 二水氯化鋇以恒定的速度攪拌2 min 后靜置10 min。 用5 cm 比色皿在波長450 nm 處，用空白溶液調整分光光度計零點，測定試料的吸光度。

式中：x—酸霧（以SO2-

4 計）含量，μg/g；

m1—硫酸鹽（以SO2-

4 計）的質量，μg；

m—氯氣的質量，g。

2 試樣量

氯化鋇和試樣中硫酸霧反應制得硫酸鋇懸浮液，用分光光度計測定吸光度，確定試樣量的大小十分重要，不同試樣量的測定結果表明，采樣量在210～370 g 時，能獲得滿意的吸光度值，統計表見表2。

表2 吸光度統計表

3 吸收效率試驗

該法采用兩支串聯的分別內盛10 mL 水的吸收管樣，酸霧在水中的吸收效率達90%以上，吸收效率統計表見表3。

表3 吸收效率統計表

式中：C1、C2分別為前后二支吸收管的吸光度。

4 樣品實測情況

樣品實測結果見表4。

表4 樣品實測結果

測定方法的絕對誤差在0.01 μg/g 范圍內。

5 實驗條件的選擇和討論

5.1 控制采樣時氯氣的流速

氯氣通過兩個串聯的分別內裝10 mL 水的吸收管，若采樣流速過慢，則會延長采樣時間，若采樣流速過快，則影響吸收效率。 前管吸收了大部分的硫酸霧，實驗結果表明氯氣流速控制在300 mL/min左右為最佳條件，不同流速下的吸收效率見表5。

表5 不同流速下的吸收效率

5.2 吸收氯氣的堿液要足量，否則會影響分析結果

堿液的含量不能太高，否則反應產生的氯化鈉結晶會堵塞堿液瓶的進口管，影響采樣效果。

5.3 安全方面

在整個取樣過程中要避免氯氣泄漏，否則會影響分析結果的準確性，還會造成環(huán)境污染和安全事故。

5.4 硫酸鋇懸浮液的制備

在試樣中加入二水氯化鋇，即開始計時，以恒定的速度攪拌。

與國家標準《工業(yè)用合成鹽酸》中硫酸鹽含量項目檢測方法相比較，因攪拌方式不同，測定的結果有差異。 實驗結果證明，用電磁攪拌方式測得的靈敏度高，不同攪拌方式下的吸光度對比見表6。

表6 不同攪拌方式下的吸光度對比

5.5 檢測環(huán)境

（1）在整個分析過程中，檢測環(huán)境內不應含硫酸霧，否則會影響分析結果；

（2）采樣時必須將吸收管浸入冰水浴中冷卻；

（3） 應在同一室溫條件下制備試樣和標準溶液的硫酸鋇懸浮液，否則會影響硫酸鋇懸浮液的結晶速度和顆粒大小，影響分析結果。

6 結語

綜上所述，該方法操作簡便易行，取樣、樣品處理、定容在同一容器中操作，避免了樣品在轉移中的污染或損失，該方法所用的試劑、材料和儀器設備屬實驗室一般常用的物品，檢測成本低廉。 該法屬于微量分析，樣品吸收率＞90%，測定結果滿意，為檢測氯氣中酸霧提供了可靠的測試手段，也可作為氯氣生產中的安全監(jiān)控方法。