CN113049431A - 一种糠醛渣中硫酸催化剂含量的测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种糠醛渣中硫酸催化剂含量的测算方法，所述测算方法包括以下步骤：S1:反复洗涤糠醛渣，S2:对糠醛渣滤液进行沉淀反应，S3:计算糠醛渣样品中硫酸总含量，S4:回收到洗涤液中硫酸量回收率的测算。本发明测算方法在测算过程不需要昂贵的高档仪器，只需要天平、烘箱、漏斗和滤纸等常规廉价仪器设备和材料；本发明测算方法测算准确度高，相对误差范围为±4.6％；测算方法操作简单，操作成本低，分析周期较短，特别适合于缺乏高档仪器设备的中小型企业和实验室采用。

Description

一种糠醛渣中硫酸催化剂含量的测算方法

技术领域

本发明涉及一种测算方法，具体是一种糠醛渣中硫酸催化剂含量的测算方法。

背景技术

糠醛是一种重要的精细化工产品，具有广泛的用途。糠醛目前主要以硫酸作为催化剂催化玉米芯等生物质水解的方法进行生产，最终硫酸存在于提取糠醛后的固体残渣(俗称糠醛渣)中。工业上一般采用糠醛渣作为锅炉燃料，燃烧的过程中硫酸分解为三氧化硫，随着烟气排出炉膛，若不对烟气进行脱硫净化，则三氧化硫会造成大气污染。对糠醛渣进行水洗可以使得其中的部分硫酸溶解于水中，再通过固液分离，含硫酸的滤液经过浓缩或补充部分硫酸催化剂后可以再用于催化生物质水解制备糠醛，滤饼中硫酸的含量大大降低，可以用来制作有机肥。对糠醛渣中的硫酸进行回收再利用和对糠醛渣进行资源化利用的过程中，需要知道糠醛渣水洗滤液中硫酸的含量、原糠醛渣中硫酸含量以及水洗处理后的糠醛渣中残留的硫酸含量。同时，也只有明确了这些含量，才能进一步计算出水洗法处理糠醛渣过程中硫酸的回收率。因此，迫切需要一种糠醛渣中硫酸催化剂回收率的测算方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种糠醛渣中硫酸催化剂含量的测算方法，测算过程不需要昂贵的高档仪器，只需要天平、烘箱、漏斗和滤纸等常规廉价仪器设备和材料；本发明方法测算准确度高，相对误差范围为±4.6％。本发明测算方法操作简单，操作成本低，分析周期较短，特别适合于缺乏高档仪器设备的中小型企业和实验室采用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种糠醛渣中硫酸催化剂含量的测算方法，所述测算方法包括以下步骤：S1:反复洗涤糠醛渣，S2:对糠醛渣滤液进行沉淀反应，S3:计算糠醛渣样品中硫酸总含量，S4:回收到洗涤液中硫酸量回收率的测算。

进一步的，所述S1中洗涤糠醛渣采用的液体为去离子水，温度为10℃-100℃，去离子水和糠醛渣的质量比为4:1-5:1，每一遍充分洗涤直到液体的pH值恒定后再进行过滤，并对滤饼再次洗涤，反复对滤饼洗涤，直到滤液的pH值达到7，最后将所有洗涤的滤液混合。

进一步的，所述S2中采用的沉淀剂为氯化钡水溶液，浓度为0.1-0.5mol/L，反应式为：

H₂SO₄+BaCL₂→BaSO₄↓+2HCL

沉淀完成后采用三层定量滤纸过滤，得到的沉淀在300-500℃的温度下加热1小时以上，直到沉淀的重量不再发生变化。

进一步的，所述S3中计算糠醛渣样品中硫酸总含量的计算为：

其中W₁为糠醛渣样品重量，W₂为沉淀硫酸钡的重量，0.41988为转换系数。

进一步的，所述S4中回收到洗涤液中硫酸的回收率测算式为：

其中A为回收到滤液中的硫酸重量，AT为糠醛渣中含有的硫酸的总重量。

本发明的有益效果：

1、本发明测算方法在测算过程不需要昂贵的高档仪器，只需要天平、烘箱、漏斗和滤纸等常规廉价仪器设备和材料；

2、本发明测算方法测算准确度高，相对误差范围为±4.6％；测算方法操作简单，操作成本低，分析周期较短，特别适合于缺乏高档仪器设备的中小型企业和实验室采用。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种糠醛渣中硫酸催化剂回收率的测算方法，测算方法包括以下步骤：

S1：反复洗涤糠醛渣

取一定量的干燥的糠醛渣，重量记作W₁(g)。加入足量的温度为10℃-100℃(最好60℃-90℃)的洗涤水与之混合，洗涤水为去离子水，采用洗涤水和糠醛渣的质量比(简称液固比)为4:1-5:1，得到糠醛渣的悬浮液，称作第一遍悬浮液。对所述第一遍悬浮液进行充分搅拌洗涤，同时监测悬浮液中水溶液的pH值，当其中水溶液pH值恒定不变时，停止搅拌洗涤，对悬浮液进行过滤，实现固液分离，得到第一遍滤液和第一遍滤饼。保留所述第一遍滤液，

测定其pH值，如果滤液的pH值小于7，表明所述的第一遍滤饼中仍然含有硫酸，向第一遍滤饼中加入一定量的去离子水混合形成新的糠醛渣悬浮液，称作第二遍悬浮液，对所述的第二遍悬浮液进行充分搅拌洗涤，同时监测第二遍悬浮液中水溶液的pH值，当其中的水溶液pH值恒定不变时，停止搅拌洗涤，对第二遍悬浮液进行过滤，得到第二遍滤液和第二遍滤饼。测定第二遍滤液的pH值，如果其pH值仍然小于7，则继续采用去离子水对第二遍滤饼进行洗涤，如此反复洗涤糠醛渣，直到第N遍洗涤得到的第N遍滤液pH值等于7，则停止洗涤，各滤液的质量(g)依次记作：m₁,m₂...，m_N,将所有滤液混合在一起，供给下一步操作使用。

S2：对糠醛渣滤液进行沉淀反应

向第一步得到的滤液中加入足量的氯化钡水溶液，其中氯化钡的浓度为0.1-0.5mol/L，使得滤液中的硫酸根离子全部沉淀为硫酸钡，反应式如下：

H₂SO₄+BaCL₂→BaSO₄↓+2HCL (1)

对氯化钡沉淀的悬浮液进行过滤，得到氯化钡沉淀。由于生成的硫酸钡沉淀非常细小，需要三层定量滤纸过滤，避免沉淀穿透滤纸进入滤液。取少量澄清的滤液置于烧杯中，加入一滴氯化钡水溶液，如果滤液重新变浑浊，说明对滤液的沉淀不完全，需要对澄清的滤液重新加入氯化钡溶液进行沉淀反应，再进行过滤，直到再向澄清的滤液滴加氯化钡溶液时，滤液不再变浑浊，表明滤液中的硫酸根已经完全沉淀。

将得到的所有沉淀在300-500℃的温度下加热1小时以上，直到沉淀的重量不再发生变化。对得到的干燥沉淀进行称重，记作W₂(g),

S3：计算糠醛渣样品中硫酸总含量

总绝对含量记作W_H2SO4(g)，计算如下:

其中W₂为硫酸钡沉淀的重量，

为硫酸钡摩尔质量，等于233.4g/mol,硫酸的摩尔质量取98g/mol，代入式(2)得到：

糠醛渣样品中硫酸总相对含量H₂SO₄％：

S4：回收到洗涤液中的硫酸回收率的测算

S1至S3测算出了糠醛渣中含有硫酸的总的百分含量，只需要称取少量糠醛渣样品分析即可完成测定。在对大量糠醛渣进行洗涤回收硫酸再利用时，由于经济性的原因，不可能将糠醛中的硫酸全部回收到滤液中，因为这样不但需要消耗大量的水，而且耗时很长。一般采用洗涤水和糠醛渣的质量比(简称液固比)为4:1-5:1，充分洗涤两遍就可以回收糠醛渣中大部分(75％-85％)的硫酸。假设实际洗涤的糠醛渣为A₁Kg(干燥基)，洗涤过滤后得到滤液A₂Kg，从所述的滤液A₂中取少量试样a₁g，对所述的a₁g试样按照第二步操作进行沉淀反应，得到干燥的硫酸钡沉淀记作a₂g，以a₂代替(3)式中的W₂，并乘以换算系数A₂/a₁,得到滤液A₂中回收硫酸的绝对量A(Kg)为：

A＝0.41988×A₂×a₂/a₁ (5)

A₁Kg糠醛渣中硫酸总含量按照第一步至第三步的方法测算，采用(4)式计算样品中硫酸总相对含量记作H₂SO₄％，则A₁Kg糠醛渣中硫酸总含量AT(Kg)如下：

AT＝A₁×H₂SO₄％ (6)

回收到洗涤液中的硫酸的回收率R计算如下：

实施例1

取干燥的糠醛渣1号样品，重量记作W₁(g),重量为W₁＝10.0160g，1号样品中硫酸相对含量为5.982％；加入50g温度为90℃的去离子水混合得到第一遍悬浮液，对第一遍悬浮液进行充分搅拌洗涤，同时监测悬浮液中水溶液的pH值，当其中水溶液pH值恒定不变时，停止搅拌洗涤，对悬浮液进行过滤，实现固液分离，得到第一遍滤液和第一遍滤饼；

向第一遍滤饼中再次加入去离子水混合形成新的糠醛渣悬浮液，重复上述操作5遍,消耗去离子水250g，抽滤共得到滤液170.5g，按照所述S2的操作对滤液进行充分沉淀反应，最后得到干燥的硫酸钡沉淀W₂＝1.4812g，代入(4)式得到样品中总的硫酸相对含量H₂SO₄％＝6.209％，该测定值与实际含量相对偏差为3.794％。

对糠醛渣1号再取样10Kg，加入50Kg温度为90℃热水充分搅拌混合洗涤0.5小时后，对悬浮液进行压滤，得到回收的第一遍滤液29.6Kg，向压滤后得到的滤饼中再加入50Kg温度为90℃热水充分搅拌混合洗涤0.5小时后，再次对得到的悬浮液进行压滤，得到回收的第二遍滤液49.2Kg，回收的两遍滤液合并共78.8Kg，取其中的10g滤液按照第二步所述的方法进行沉淀反应，得到干燥的硫酸钡沉淀a₂＝0.1501g，按照式(5)-(7)计算得到硫酸的实际回收率为79.59％。

实施例2

取干燥的糠醛渣2号样品，重量记作W₁(g),重量为W₁＝10.0121g，2号样品中硫酸相对含量为2.883％，加入50g温度为90℃的去离子水混合得到第一遍悬浮液，对第一遍悬浮液进行充分搅拌洗涤，同时监测悬浮液中水溶液的pH值，当其中水溶液pH值恒定不变时，停止搅拌洗涤，对悬浮液进行过滤，实现固液分离，得到第一遍滤液和第一遍滤饼；

向第一遍滤饼中再次加入去离子水混合形成新的糠醛渣悬浮液，重复上述操作10遍,消耗去离子水250g，抽滤共得到滤液170.5g，按照所述S2的操作对滤液进行充分沉淀反应，最后得到干燥的硫酸钡沉淀W₂＝1.4812g，代入(4)式得到样品中总的硫酸相对含量H₂SO₄％＝2.7528％，该测定值与实际含量相对偏差为-4.5160％。

对糠醛渣2号再取样10Kg，加入50Kg温度为90℃热水充分搅拌混合洗涤0.5小时后，对悬浮液进行压滤，得到回收的第一遍滤液29.6Kg，向压滤后得到的滤饼中再加入50Kg温度为90℃热水充分搅拌混合洗涤0.5小时后，再次对得到的悬浮液进行压滤，得到回收的第二遍滤液49.2Kg，回收的两遍滤液合并共78.8Kg，取其中的10g滤液按照第二步所述的方法进行沉淀反应，得到干燥的硫酸钡沉淀a₂＝0.1501g，按照式(5)-(7)计算得到硫酸的实际回收率为75.18％。

实施例3

取干燥的糠醛渣3号样品，重量记作W₁(g),重量为W₁＝9.01252g，3号样品中硫酸相对含量为8.673％，加入50g温度为90℃的去离子水混合得到第一遍悬浮液，对第一遍悬浮液进行充分搅拌洗涤，同时监测悬浮液中水溶液的pH值，当其中水溶液pH值恒定不变时，停止搅拌洗涤，对悬浮液进行过滤，实现固液分离，得到第一遍滤液和第一遍滤饼；

向第一遍滤饼中再次加入去离子水混合形成新的糠醛渣悬浮液，重复上述操作15遍,消耗去离子水250g，抽滤共得到滤液170.5g，按照所述S2的操作对滤液进行充分沉淀反应，最后得到干燥的硫酸钡沉淀W₂＝1.4812g，代入(4)式得到样品中总的硫酸相对含量H₂SO₄％＝8.792％，该测定值与实际含量相对偏差为1.372％。

对糠醛渣3号再取样10Kg，加入50Kg温度为90℃热水充分搅拌混合洗涤0.5小时后，对悬浮液进行压滤，得到回收的第一遍滤液29.6Kg，向压滤后得到的滤饼中再加入50Kg温度为90℃热水充分搅拌混合洗涤0.5小时后，再次对得到的悬浮液进行压滤，得到回收的第二遍滤液49.2Kg，回收的两遍滤液合并共78.8Kg，取其中的10g滤液按照第二步所述的方法进行沉淀反应，得到干燥的硫酸钡沉淀a₂＝0.1501g，按照式(5)-(7)计算得到硫酸的实际回收率为83.56％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种糠醛渣中硫酸催化剂含量的测算方法，其特征在于，所述测算方法包括以下步骤：S1:反复洗涤糠醛渣，S2:对糠醛渣滤液进行沉淀反应，S3:计算糠醛渣样品中硫酸总含量，S4:回收到洗涤液中硫酸量回收率的测算。

2.根据权利要求1所述的测算方法，其特征在于，所述S1中洗涤糠醛渣采用的液体为去离子水，温度为10℃-100℃，去离子水和糠醛渣的质量比为4:1-5:1，每一遍充分洗涤直到液体的pH值恒定后再进行过滤，并对滤饼再次洗涤，反复对滤饼洗涤，直到滤液的pH值达到7，最后将所有洗涤的滤液混合。

3.根据权利要求1所述的测算方法，其特征在于，所述S2中采用的沉淀剂为氯化钡水溶液，浓度为0.1-0.5mol/L，反应式为：

H₂SO₄+BaCL₂→BaSO₄↓+2HCL

沉淀完成后采用三层定量滤纸过滤，得到的沉淀在300-500℃的温度下加热1小时以上，直到沉淀的重量不再发生变化。

4.根据权利要求1所述的测算方法，其特征在于，所述S3中计算糠醛渣样品中硫酸总含量的计算为：

其中W₁为糠醛渣样品重量，W₂为沉淀硫酸钡的重量，0.41988为转换系数。

5.根据权利要求1所述的测算方法，其特征在于，所述S4中回收到洗涤液中硫酸的回收率测算式为：

其中A为回收到滤液中的硫酸重量，AT为糠醛渣中含有的硫酸的总重量。