烷烴磺氧化控制分析—氣流中二氧化硫、氧含量的測定

(一)方法概述

利用奧氏氣體分析儀可以同時測定烷烴磺氧化進(jìn)氣和尾氣中的S0₂和O₂含量。

用濃苛性鉀溶液作為S0₂吸收液，用焦性沒食子酸的堿溶液作為0₂的吸收液。因為焦性沒食子酸是堿溶液能吸收酸性氣體，所以氫氧化鉀溶液應(yīng)排在焦性沒食子酸溶液前面。又因為S0₂氣流中總含有少量S0₃，所以在氫氧化鉀溶液前面還應(yīng)放濃硫酸作S0₃吸收液。又因硫酸也稍能吸收S0₂，所以應(yīng)預(yù)先用S0₂飽和硫酸。

(二)儀器和試劑

(1)奧氏氣體分析儀見圖1。

(2)濃硫酸。   

(3)濃氫氧化鉀溶液溶解500g氫氧化鉀于500ml水中。

    (4)液體石蠟醫(yī)學(xué)用。

(5)焦性沒食子酸堿溶液取5g焦性沒食子酸溶解在15ml水中，另溶解48g氫氧化鉀于32ml水中，使用前混合裝入吸收瓶中。(注lml焦性沒食子酸堿溶液能吸收8～12mlO₂，在溫度不低于l5℃，含氧不超過25％時吸收效率最好，含氧濃度低于10％時應(yīng)使用比較精細(xì)刻度的量氣管。濃度降至1％～2％時仍可用本法，低于1％時需用比色法。焦性沒食子酸的堿溶液吸收氧的速度隨溫度降低而減慢，0℃時幾乎不吸收，所以測定氧含量時溫度不要低于l5℃。)

圖1奧氏氣體分析儀

1一量氣管；2一平衡瓶；3一吸收瓶；4一水套；5一木架；6-進(jìn)樣口

(三)儀器的校正及準(zhǔn)備工作

1．量氣管的校正

量氣管上雖有刻度，但不一定與標(biāo)明的體積準(zhǔn)確相等，對于精密的測定，必須重新校正。

在欲校準(zhǔn)的量氣管下端用橡皮管套上一個玻璃管尖嘴，再用夾子夾住橡皮管。在量氣管中充滿水至刻度零點，然后放水于燒杯中，各為O～20ml、O～40ml、O～80ml、0～lOOml，精確稱量。并測量水溫，查出此溫度下水的密度。若干毫升水的理論重量數(shù)值與實際重量之差，即為一段間隔的校正值。

有時也應(yīng)該測定梳形管及導(dǎo)向吸收瓶的支管中全部毛細(xì)管的體積，以校正欲測氣體的體積。為此將梳形管用水充滿，然后將其稱量。

2．洗滌和安裝

在安裝以前，儀器的全部玻璃部分應(yīng)洗滌潔凈。新購儀器先用熱堿液洗，然后用水洗，再用熱鉻酸洗液洗，用水沖凈。最后用蒸餾水沖洗，用空氣吹干。安裝時先將其按配置在氣體分析過程中的順序把各附件依次排列在桌上，然后用聚乙烯軟管小心地一一連接起來。所用軟管應(yīng)有足夠的彈性，連接時，玻璃管端應(yīng)對緊。

3．旋塞上潤滑劑的涂敷

先將旋塞的塞子與其套管仔細(xì)洗凈，拭干，用棉花包在銅絲上擦凈活塞孔道。在塞上薄薄涂上一層油，然后插入套管中，并不斷旋轉(zhuǎn)直至旋塞達(dá)到完全透明為止。如果此時有油落入旋塞的孔道中，則須取下塞子，將孔道中油拭去，再將塞子放回原處，并轉(zhuǎn)動至透明為止。應(yīng)避免涂油太多。

分析器上所用潤滑劑，采取50g白凡士林、l0g石蠟在水浴上加熱熔化，再加入30～40g切碎的天然橡膠，加熱直至形成均一的物質(zhì)。氣候熱時多加石蠟；寒冷時多加凡士林。純凈的凡士林并不適用，因為它不具有使旋塞不漏氣的粘滯性。制備好的潤滑劑應(yīng)保存在具磨口塞的小瓶中，切勿混入機(jī)械雜質(zhì)。

4．注入溶液

在第l根吸收管中加滿濃硫酸，此濃硫酸應(yīng)預(yù)先用含二氧化硫的氣體飽和。在第2根吸收管中加滿濃氫氧化鉀溶液。在吸收管出口接上橡皮球，使吸收液與空氣隔絕。在水準(zhǔn)瓶中加滿液體石蠟。在量氣管的水套中注入水。

5．檢查氣密性

先排除量氣管中的廢氣，即將出口打開，使量氣管與大氣通，提高水準(zhǔn)瓶，排除氣體至液面升到量氣管頂標(biāo)線為止；然后排除吸收瓶之廢氣，即關(guān)閉出口氣路，打開一只吸收瓶，使量氣管與吸收瓶通、放低水準(zhǔn)瓶，使吸收瓶中液面上升至標(biāo)線，關(guān)閉活塞。同樣使另一只吸收瓶中吸收液升至標(biāo)線，關(guān)閉活塞。打開出氣口使量氣管與大氣通，提高水準(zhǔn)瓶，使量氣管中液面上升至頂標(biāo)線，關(guān)閉出口，將水準(zhǔn)瓶放在底板上，如果量氣管內(nèi)液面開始稍微下降后即保持不變，打開各吸收瓶上旋塞，各吸收瓶的液面也不下降，表示儀器已不漏氣；如果液面下降，則有漏氣之處，應(yīng)檢查出，一般常在軟管連接處或者旋塞應(yīng)重新涂油。

(四)操作步驟

將供氣口接入儀器之前，先用氣流沖洗全部管路。經(jīng)放氣口放出以驅(qū)除空氣，直至管路中放出的氣體可以作為試樣氣體為止。調(diào)節(jié)量氣管中液面至上刻度標(biāo)線，接上供氣口，打開進(jìn)口旋塞，放低水準(zhǔn)瓶，將氣樣吸入裝置，直至量氣管內(nèi)液面準(zhǔn)確達(dá)到下刻度。關(guān)閉進(jìn)氣旋塞，取樣完畢(Vo)。打開通向硫酸吸收瓶的旋塞，并提升水準(zhǔn)瓶，慢慢驅(qū)使氣體進(jìn)入吸收瓶，讓氣體在吸收瓶中停留lmin，降低水準(zhǔn)瓶到桌面上，將氣體從吸收瓶中趕出來，如此往返3～4次，最后一次將氣體自吸收瓶中抽回。當(dāng)此吸收瓶中液面到達(dá)頂端標(biāo)線時，關(guān)閉此吸收瓶活塞。將水準(zhǔn)瓶移近量氣管，對齊液面，等候lmin后讀出氣體體積(V₁)，吸收前后的體積之差(V₀—V_l)即為三氧化硫的體積。在讀取體積后，應(yīng)檢查吸收是否完全，即再重復(fù)上述吸收手續(xù)一次，如果體積相差不大于0．1ml，即認(rèn)為已吸收完全，記下水套內(nèi)溫度(t’)。

對于氫氧化鉀溶液吸收瓶，按上述程序重復(fù)進(jìn)行，即可得出二氧化硫含量。即使僅僅測定二氧化硫，氣體也必須首先用硫酸吸收。對于焦性沒食子酸堿溶液吸收瓶，也按上述程序重復(fù)進(jìn)行。即可得出氧含量。

抽壓氣體時必須注意：(a)應(yīng)始終觀察上升的液面，不必觀察下降的液面。(b)水準(zhǔn)瓶不可上升得太快、過高或過低，應(yīng)逐漸升高，使吸收瓶液面達(dá)到標(biāo)線，關(guān)上旋塞。不可用迅速關(guān)閉旋塞來控制至標(biāo)線的液面。(c)轉(zhuǎn)動旋塞也不可用力過猛。

試驗完畢，拔去供氣管，打開出口旋塞，提高水準(zhǔn)瓶，將儀器中剩余氣體排人大氣中。打開各吸收瓶的旋塞，使液面下降，然后關(guān)上各旋塞，水準(zhǔn)瓶放到木匣底板上，關(guān)上出口旋塞。

儀器如短期不用，應(yīng)經(jīng)常轉(zhuǎn)動堿性吸收瓶的旋塞，以免粘住。長時間內(nèi)不使用時，則將全部溶液倒出，洗滌所有部分，擦干旋塞并用薄紙包上放置原處。

(五)計算

如果在分析過程中氣體的溫度和壓力有變化時，則應(yīng)將測得的全部氣體體積換算成原試樣的溫度和大氣壓力下的體積。但是，通常在分析時都維持溫度、壓力與原試樣的溫度、壓力一致，故可省去換算工作，直接用各測量結(jié)果計算，見式(1)～式(3)。

式中    V₀——取樣氣體體積，ml；

V₁——第1次吸收后剩余的氣體體積，ml；

V₂——第2次吸收后剩余的氣體體積，ml；

V₃——第3次吸收后剩余的氣體體積，ml。