CN204964471U - 一种用于测定水泥中硫化物含量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测定水泥中硫化物含量的装置，包括依次连接的以下模块：用于去除空气中硫化物的空气净化模块；用于将水泥中硫化物分解成硫化氢气体的反应模块；和用于吸收硫化氢气体并加快吸收速度的吸收抽气模块。本实用新型装置的结构简单，所用器件成本都较低，安全性好，准确度高，适用于大规模使用。

Description

一种用于测定水泥中硫化物含量的装置

技术领域

本实用新型涉及水泥的检测领域，特别是涉及一种用于测定水泥中硫化物含量的装置。

背景技术

硫化物是水泥中少量的有害成分之一，一般水泥中硫化物含量的测定，是通过碘量法测定，即：将试样用盐酸分解，产生的硫化氢收集于碱性硫酸锌溶液中，然后用碘量法测定碱性硫酸锌溶液中的硫化氢含量。该方法采用的是碘量法硫含量测定装置，如图1所示，该装置中，反应瓶3’中的试样用盐酸分解，产生硫化氢，用吹气泵1’鼓入的气体将硫化氢气体带入盛有碱性硫酸锌溶液的烧杯7’中，生成硫化锌沉淀，然后用碘量法测定；其中2’是洗气瓶，用来除去吹气泵1’鼓入气体中的硫化物，5’是加热装置，6’是导气管。

这样的装置中利用吹气泵1’将硫化氢气体赶入吸收其的烧杯内，吹气泵1’产生的是正压，使得整个装置内的压力高于装置外，导致盐酸溶液不能从加液漏斗4’正常流入装置内，此时需借助于洗耳球等方式将盐酸溶液吹入装置内，而在吹入过程中盐酸溶液易溅到操作人员的皮肤上，烧伤操作人员的皮肤或腐蚀衣物。另外，由于该装置采用吹气系统，如果停机后马上从反应瓶的进气口拔开管子，易产生倒吸现象，也容易烧伤操作人员的皮肤。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种使用安全的用于测定水泥中硫化物含量的装置，包括依次连接的以下模块：

用于去除空气中硫化物的空气净化模块；

用于将水泥中硫化物分解成硫化氢气体的反应模块；和

用于吸收硫化氢气体并加快吸收速度的吸收抽气模块。

所述空气净化模块包括一个装有硫酸铜溶液的洗气瓶；洗气瓶的入口一端与外界空气连通，另一端插在硫酸铜溶液液面下；洗气瓶的出口与反应模块的气体入口相连。

所述空气净化模块还包括一用于调节并稳定空气气流流速的转子流量计，设置在洗气瓶的入口处。

所述反应模块包括装有盐酸溶液的加液漏斗、放置水泥的反应瓶和用于加热反应瓶的加热装置；加液漏斗的出液口与反应瓶相连，洗气瓶的出口与反应瓶的气体入口连通，反应瓶的气体出口与吸收抽气模块的入口相通。

所述加热装置位于反应瓶的底部或瓶身周围。

所述用于通入经空气净化模块处理后的无硫化物的空气的反应瓶的气体入口伸入反应瓶中液面下。

所述吸收抽气模块包括抽气瓶、瓶塞、内装有碱性硫酸锌溶液的吸收瓶和抽气泵；吸收瓶放置在抽气瓶内，瓶塞将抽气瓶密封，反应模块的气体出口与吸收瓶的入口相通，吸收瓶的出口与抽气泵相连。

所述吸收瓶为高型烧杯。

本实用新型的装置虽然也是利用碘量法测定水泥中的硫化物，但将其中的吹气系统替换为吸收抽气模块，这样装置内一直保持负压，盐酸溶液可以顺利流入装置内，停机后也不会产生倒吸现象，克服了现有装置产生的盐酸溶液加入困难、容易溅出和停机后发生倒吸现象的不安全性；本实用新型装置的吸收抽气模块采用高型烧杯，加强了对硫化氢气体的吸收效果，使测定结果更加准确。本实用新型装置的结构简单，所用器件成本都较低，安全性好，准确度高，适用于大规模使用。

附图说明

图1所示为现有碘量法硫含量测定装置的结构示意图；

图2所示为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的装置是依据碘量法测定硫化物的原理设计得到的，原理参考GB/T176-2008《水泥化学分析方法》第19章。碘量法的具体步骤为：先将水泥试样用盐酸分解，其中的硫化物被分解释放出硫化氢；再由不含硫化氢的气流做载体将硫化氢带出，然后用碱性硫酸锌溶液吸收，生成硫化锌沉淀；最后通过碘量法测定出硫化锌沉淀的重量，通过原子守恒定律，就能计算出水泥中硫化物的含量。碘量法，即：在硫化锌沉淀中加入过量的碘酸钾标准滴定溶液(内含碘化钾)及盐酸溶液，溶液中剩余的单质碘，用硫代硫酸钠标准滴定溶液反滴定至淡黄色，再加入淀粉指示剂溶液，继续以硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定至蓝色消失，即为终点，根据碘酸钾标准滴定溶液的加入量及硫代硫酸钠标准滴定溶液的消耗量，以及二者的体积比，从而得到硫化物的含量。

碘量法测量硫化物的原理涉及到的主要反应过程为：

1)试样用盐酸分解，生成硫化氢(XS是指硫化物，如FeS，MnS，CaS等)：

XS+2HCl→XCl₂+H₂S↑

2)反应生成的硫化氢气体先用碱性硫酸锌溶液吸收，生成硫化锌沉淀保留下来：

Zn(NH₃)₄ ²⁺+H₂S+2H₂O＝ZnS↓+2NH₃·H₂O+2NH₄ ⁺

3)在保留有硫化锌沉淀的吸收液中，加入过量的碘酸钾标准滴定溶液(内含碘化钾)及盐酸溶液，则在酸性溶液中同时发生下述反应：

碘酸钾与碘化钾的反应，生成单质碘：

IO₃+5I^-+6H⁺＝3I₂+3H₂O

硫化锌沉淀被硫酸溶解又生成硫化氢：

ZnS+2H⁺＝Zn²⁺+H₂S

生成的硫化氢立即被单质碘氧化：

H₂S+I₂＝2HI+S↓

4)溶液中剩余的单质碘，用硫代硫酸钠标准滴定溶液返滴定至淡黄色，再加入淀粉指示剂溶液，继续以硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定至蓝色消失，即为终点：

I₂+2S₂O₃ ^2-＝2I^-+S₄O₆ ^2-

根据浓度c(1/6KIO₃)碘酸钾标准滴定溶液的加入量及反滴定时浓度为c(Na₂S₂O₃)的硫代硫酸钠标准滴定溶液的消耗量，以及二者的体积比，即可算出实际消耗的碘酸钾标准滴定溶液的消耗量，从而可求出试样中三氧化硫的质量分数。

硫化物硫的质量分数w_S按式1计算：

$w_S\frac{T_S\×\left(V_{22}-K_1\×V_{23}\right)}{m_{27}\×1000}\×100=\frac{T_S\×\left(V_{22}-K_1\×V_{23}\right)\×0.1}{m_{27}}$ 式1

式中：

w_S——硫化物硫的质量分数，％；

T_S——碘酸钾标准滴定溶液对硫的滴定度，mg/mL；

V₂₂——加入碘酸钾标准滴定溶液的体积，mL；

V₂₃——滴定时消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

K₁——碘酸钾标准滴定溶液与硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积比；

m₂₇——试料的质量，g。

以下结合具体实施例，更具体地说明本实用新型的内容，并对本实用新型作进一步阐述，但这些实施例绝非对本实用新型进行限制。

如图1所示，本实用新型的装置以碘量法的测定原理为依据，主要包括依次连接的空气净化模块Ⅰ，反应模块Ⅱ和吸收抽气模块Ⅲ；空气净化模块Ⅰ是为了将空气中的硫化物除去，然后用无硫化物的空气作载体将反应模块Ⅱ产生的硫化氢气体全部带入吸收抽气模块Ⅲ；反应模块Ⅱ中用盐酸溶液分解水泥试样，其中的硫化物会生成硫化氢气体；吸收抽气模块Ⅲ用来吸收反应模块Ⅱ释放出的硫化氢气体，同时抽气可以加快装置内气体的流动速度，还能使装置内形成负压，加快反应模块Ⅱ中用盐酸溶液的流速及反应速度。

其中：

空气净化模块Ⅰ由洗气瓶2组成，洗气瓶2中装有硫酸铜溶液(50g/L，硫酸铜溶液体积约100mL)，空气净化模块的入口一端与空气连通，入口另一端插入硫酸铜溶液中，保证进入装置内的空气都与硫酸铜溶液充分接触，彻底去除空气中的硫化物；空气净化模块的出口与反应模块Ⅱ的气体入口相连；为了调节并稳定空气气流流速，在洗气瓶2之前可以设置一转子流量计1对空气流量进行调节。

反应模块Ⅱ包括加液漏斗3、反应瓶4和加热装置5。加液漏斗3的出液口置于反应瓶4内；反应瓶4的气体入口通入空气净化模块Ⅰ处理过的无硫化物空气且通至瓶中液面下方，气体出口通过导气管6与吸收抽气模块Ⅲ的入口相连；加热装置5设在反应瓶4的底部。反应瓶4中装有水泥试样和氯化亚锡(氯化亚锡的作用为防止硫化物被氧化，因为在还原性条件下，氯化亚锡会先被氧气等氧化剂氧化)，加液漏斗3中装有盐酸溶液(盐酸与水的体积比为1:1)，用来分解水泥试样中的硫化物，同时盐酸溶液还能起到液封作用；加热装置5对反应瓶4加热，加速反应发生。

吸收抽气模块Ⅲ包括抽气瓶8、瓶塞7、吸收瓶9和抽气泵10。吸收瓶9是一高型烧杯(直径约70mm，高约155mm)，里面盛有碱性硫酸锌溶液(碱性硫酸锌溶液是将100g硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)溶于水中，加入700mL氨水，再加水稀释至1L后得到。使用时需静置24h，必要时需要过滤。)，并置于抽气瓶8内，瓶塞7将抽气瓶密封。吸收抽气模块Ⅲ的入口与反应模块Ⅱ的气体出口相通，并通入吸收瓶9的液面下，将加热分解后的硫化氢气体经导气管6送入吸收瓶9，然后被其中的碱性硫酸锌溶液吸收，生成硫化锌沉淀；吸收抽气模块Ⅲ的出口与抽气泵10相连。

反应后通过碘量法测定吸收瓶中硫化锌的质量，从而得到水泥中硫化物的含量。

下面是一个测定的具体实施例，供理解本实用新型之用。

向400mL吸收瓶9中加入320mL氨性硫酸锌溶液(按配制碱性硫酸锌溶液的方法配制得到)，将吸收瓶9放入抽气瓶8中，将玻璃导气管6插入到吸收瓶9的液面下并盖紧瓶塞7。

称取1g水泥试样，精确至0.0001g，置于100mL的干燥的反应瓶4中，加入2g固体氯化亚锡，加入10mL水，轻轻摇动使试样完全分散，立即将反应瓶4与吸收抽气模块和空气净化模块连接起来，如图2所示，在反应瓶4底部加装加热装置5。

由加液漏斗3向反应瓶4中加入20mL盐酸溶液(盐酸的浓度为50％，v/v)，迅速关闭活塞，开动抽气泵10，控制气体流量为100mL/min～150mL/min(每秒4～5个气泡)，将反应瓶的溶液加热煮沸并微沸4min～5min后，停止加热，继续通气4min～5min。

关闭抽气泵10，打开瓶塞7，把插入吸收瓶内的玻璃导气管6用水冲洗一次，取出吸收瓶9，加入10mL明胶溶液，准确加入5.00mL碘酸钾标准滴定溶液(碘酸钾标准滴定溶液过量2mL～5mL比较适宜)，在充分搅拌下加入40mL盐酸(浓度为50％，v/v)，用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定至淡黄色，加入约2mL淀粉溶液，再继续滴定至蓝色消失，记录下所用硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积后，测定完毕。

按照式1的公式，将测定过程中的各数据带入，得到此份水泥试样中的硫化物含量与按GB/T176-2008《水泥化学分析方法》中的碘量法测得的硫化物含量结果一致，说明本实用新型用于测定水泥中硫化物含量的装置使用安全且结果可信。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于测定水泥中硫化物含量的装置，其特征在于，包括依次连接的以下模块：

用于去除空气中硫化物的空气净化模块；

用于将水泥中硫化物分解成硫化氢气体的反应模块；和

用于吸收硫化氢气体并加快吸收速度的吸收抽气模块。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述空气净化模块包括一个装有硫酸铜溶液的洗气瓶；洗气瓶的入口一端与外界空气连通，另一端插在硫酸铜溶液液面下；洗气瓶的出口与反应模块的气体入口相连。

3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述空气净化模块还包括一用于调节并稳定空气气流流速的转子流量计，设置在洗气瓶的入口处。

4.根据权利要求2或3所述装置，其特征在于，所述反应模块包括装有盐酸溶液的加液漏斗、放置水泥的反应瓶和用于加热反应瓶的加热装置；加液漏斗的出液口与反应瓶相连，洗气瓶的出口与反应瓶的气体入口连通，反应瓶的气体出口与吸收抽气模块的入口相通。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述加热装置位于反应瓶的底部或瓶身周围。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述用于通入经空气净化模块处理后的无硫化物的空气的反应瓶的气体入口伸入反应瓶中液面下。

7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述吸收抽气模块包括抽气瓶、瓶塞、内装有碱性硫酸锌溶液的吸收瓶和抽气泵；吸收瓶放置在抽气瓶内，瓶塞将抽气瓶密封，反应模块的气体出口与吸收瓶的入口相通，吸收瓶的出口与抽气泵相连。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述吸收瓶为高型烧杯。