LAFL-2型氟-氯分析儀

一、概述

水泥工業(yè)中已廣泛采用以螢石(氟化鈣)作礦化劑，其中氟化鈣的加入量對水泥熟料的鍛燒工藝和水泥的物理性能都有很大影響，為此水泥企業(yè)都很重視氟含量的測定。

隨著我國水泥工業(yè)中窯外分解技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對水泥及原料中氟含量的控制顯得尤為重要。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，生料中的氯含量不大于0.015%，否則將影響生產(chǎn)。另外水泥中氯含量偏高，也可能引起中鋼筋銹蝕問題。

LAFL-2型氟·氯元素分析儀采用蒸餾法原理，主要用于水泥及原料中氟和氯的測定。

2、LAH-1型氟·氯元素分析儀的基本結(jié)構(gòu)

LAFL-2型氟·氯元素分析儀在結(jié)構(gòu)上主要由溫控部分、蒸餾部分、載氣部分及儀器外殼等部件組成。儀器外型精致美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。

二、功能特點

1.分析速度快，單個樣品測定不超過10分鐘2.分析精度高，分析結(jié)果偏差小于標準求的偏差3.自動化水平高，液晶顯示，控溫精度1%4.保溫性能好，配件齊全5.氯元素分析儀在結(jié)構(gòu)上主要由溫控部分、蒸餾  部分、載氣部分及儀器外殼等部件組成

三、儀器參數(shù)

·加熱功率：1000W。·氣泵功率：12W。·控溫精度：±1%。·計時精度：±0.1%。·蒸餾時間：10 - 15 分鐘。·溫度設(shè)定：250 - 260℃。·供電電源：(220±22)V,  頻率(50±1)Hz。

四、氟的測定方法

1.方法提要

當各類試樣與磷酸共熱時，含氟礦物(CaF₂)被酸分解，通入水蒸氣將其蒸餾分離，氟以氫氟酸和氟硅酸的形態(tài)蒸出，可在15-18分鐘將50 mg 以內(nèi)的氟蒸餾*全。

CaF₂+2H+= 2HF↑ + Ca2⁺

4HF + SiO₂ = SiF₄ ↑+ 2H₂0

SiF₄ + 2HF = H₂SiF₆↑

蒸餾管的蒸餾物溫度以210～220°C(溫控儀指示溫度250℃)比較適宜。溫度過低，則蒸餾不*全，結(jié)果偏低;溫度過高，則磷酸被蒸出，結(jié)果偏高。

蒸餾液中的氟采用鑭―EDTA容量法測定，加入過量的使其與氟生成氟化鑭沉淀。剩余的鑭，以偶氮胂M為指示劑，用EDTA標準滴定溶液回滴定。反應(yīng)式如下:

La³⁺ + 3F^— = LaF₃↓

La³⁺(剩余)+H₂Y^2—= LaY^—+2H⁺

La—R^—(藍色)+H₂Y^2—+2H⁺ = LaY^—+H₄R(紫紅色)

為消除氟化鑭沉淀對剩余鑭離子的吸附，繼續(xù)加入稍過量的EDTA標準滴定溶液，然后在用鑭標準滴定溶液進行反滴定，反應(yīng)式如下:

H₂Y^2—(過量)+La³⁺ = LaY^—+2H⁺

H₄R(偶氮腫M)(紫紅色)+ La³⁺ = La—R^—(藍色)+4H⁺

2.試劑

三乙醇胺—鹽酸緩沖溶液(pH6.8);將150mL三乙醇胺溶于600ml水中;加入170mL鹽酸(1+1)，用水稀釋至1L，搖勻。然后用鹽酸(1+1)和三乙醇胺調(diào)節(jié)pH至6.8(用精密pH試紙或pH計檢驗)。

偶氫胂M指標劑溶液(1.5g /L):稱取0.15g偶氮腫M指示劑，溶于150mL水中。硝酸鑭標準滴定溶液【c(La(NO₃)₃=0.01moL/L)】:稱取4.33g硝酸鑭【La(NO₃)₃.6H₂0】置于300mL燒杯中，加入100mL水及3滴硝酸(1+1)，攪拌溶解后，用水稀釋至1L，搖勻。

EDTA標準滴定溶液【c(EDTA)=O.008moL/L】:稱取3.0gEDTA置于300mL燒杯中，加入150mL水，加熱溶解，過濾，加水稀釋至1L，搖勻。

3.標準滴定溶液的標定

EDTA標準滴定溶液濃度的標定:稱取0.3g已于105~110°C烘過2h的碳酸鈣(CaCO₃)，精確到0.0001g，置于400mL燒杯中，加入約100mL水，蓋上表面皿，沿杯口滴加鹽酸(1+1)至碳酸鈣全部溶解，加熱煮沸數(shù)分鐘。將溶液冷至室溫，移入250mL容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻。吸取25.0OmL上述溶液于40OmL燒杯中,加水稀釋至約200mL，加入適量的CMP混合指示劑，在攪拌下加入氫氧化鉀溶液(20Og/L)至出現(xiàn)綠色熒光后再過量2-3mL，以EDTA標準滴定溶液滴定至綠色熒光消失并呈顯紅色。EDTA標準滴定溶液的濃度按下式計算:

 

 

 

式中:c(EDTA)—EDTA標準滴定溶液的濃度，moL/L;

V—滴定時消耗EDTA標準滴定溶液的體積，mL;

m—碳酸鈣的質(zhì)量，g;

100.09—CaCO₃的摩爾質(zhì)量，g/moL;

(2)EDTA標準滴定溶液與硝酸鑭標準滴定溶液體積的標定:從滴定管中緩慢放出10.00 mL硝酸鑭標準滴定溶液于300mL燒杯中,用水稀釋至約100mL，加入10mL三乙醇胺―鹽酸緩沖溶液(pH6.8)及2—3滴偶氮胂M指示劑(1.5g/L)，用EDTA標準滴定溶液(0.008mol/L)滴定至由藍色變?yōu)榧t色后，過量2-3mLEDTA標準滴定溶液，并讀取EDTA標準滴定溶液的總體積(V₂)。然后用硝酸鑭標準滴定溶液緩慢滴定至溶液由紅色變?yōu)樗{色，計下硝酸鑭標準滴定溶液的體積(V₁)。

EDTA標準滴定溶液與硝酸鑭標準滴定溶液體積比按下式計算:

 

式中K—每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸鑭標準滴定溶液的毫升數(shù);

V₁—返滴定時消耗硝酸標準滴定溶液的體積，mL;

V₂—加入EDTA標準滴定溶液的總體積，mL。

硝酸鑭標準滴定溶液對氟化鈣滴定度及對氟的滴定度按下式計算:

 

 

式中TCaF₂—每毫升硝酸標準滴定溶液相當于CaF₂的毫克數(shù)，mg/mL;K一每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸鑭標準滴定溶液的毫升數(shù);

C(EDTA)—EDTA標準滴定溶液的濃度，moL/L;

117.12—(3/2 CaF₂)的摩爾質(zhì)量，g/moL;

TF一每毫升硝酸標準滴定溶液相當于F的毫克數(shù)mg/mL;57.00——(3F)的摩爾質(zhì)量，g/moL。

5.生料、水泥試樣中氟(或氟化鈣)的測定

(1) 儀器)準備工作:打開電源開關(guān)，設(shè)定溫控儀溫度250℃，打開溫控儀開關(guān)和加熱開關(guān)。將產(chǎn)生水蒸氣的蒸餾瓶中的水預(yù)先加熱至沸騰(沸騰過甚時可適當降低溫度)，保持微沸狀態(tài)(溫度不要過高)，打開冷卻水。

(2) 測定:向300mL燒杯中加入5.0OmL硝酸鑭標準滴定溶液(0.01moLL)，加入50mL水，放在冷凝管下端用以承接蒸餾液，使冷凝管下端恰好與液面相接。

(3) 準確稱取0.15g試樣，精確至0.0001g，置于干燥的蒸餾管中(注意:勿使試料粘附于管壁)。加入5mL磷酸(應(yīng)將粘附于管壁試料沖下)）塞上帶有導(dǎo)管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾爐內(nèi)，迅速連接好蒸餾管的進出口部分(進氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出氣的傾斜接嘴與冷凝管相連)，蓋上爐蓋，打開氣泵開關(guān)，調(diào)節(jié)氣體流量計，控制氣體流速50mL/min。

(4) 蒸餾15min，關(guān)上氣泵開關(guān)，取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾水沖洗冷凝管2—3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。

(5) 向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加*溶液(6Og/L)使液呈紅色，加入1滴鹽酸(1+5)使溶液呈無色，加入10mL緩沖(pH6.8)。

(6) 加入3滴偶氮胂M指示劑，用EDTA標準滴定溶液緩慢滴定至由藍色變紅色后，過量4—5mL，放置1min，邊攪拌邊用硝酸鑭標準滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍色。

(7) 氟或氟化鈣的質(zhì)量百分數(shù)按下式計算:

 

或

 

式中T_F一每毫升硝酸鑭標準滴定溶液相當于氟的毫克數(shù)，mg/mL;

T_CaF2—每毫升硝酸鑭標準滴定溶液相當于CaF₂的毫克數(shù)，mg/mL;

V—加入硝酸鑭標準滴定溶液的總體積，mL;

V₁—滴定時消耗硝酸鑭標準滴定溶液的體積，mL;

K—每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸鑭標準滴定溶液的毫升數(shù);

m—試料的質(zhì)量，g。

6.螢石中氟化鈣的測定

(⑴)測定:測定螢石中氟化鈣的含量時需先預(yù)測螢石中氟化鈣的大約含量，確定硝酸鑭標準滴定溶液的加入量。

(2)預(yù)測:向300ml燒杯中加入35.00ml硝酸鑭標準滴定溶液(0.01moL/L)，放在冷凝管下端用以承接蒸餾液，加水稀釋至100ml,使冷凝管下端與液面恰好相接。

6準確稱取60~70mg試樣,精確至0.0001g,置于干燥的蒸餾管中(注意:勿使試料粘附于管壁)。加入5mI磷酸(應(yīng)將粘附于管壁試料沖下)，立即塞上帶有導(dǎo)管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾爐內(nèi)，迅速連接好蒸餾管的進出口部分(進氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出氣的傾斜接嘴與冷凝管相連)，打開氣泵開關(guān)，調(diào)節(jié)氣體流量計，控制氣體流量50mL/min.蒸餾18min,關(guān)上氣泵開關(guān)。取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾水沖洗冷凝管2~3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。

向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加*溶液(6Og/L)使溶液呈紅色,加入1滴鹽酸(1+5)使溶液呈無色，加入10mL緩沖溶液(pH6.8)加入3滴偶氮胂M指示劑溶液，用EDTA標準滴定溶液滴定至溶液由藍色轉(zhuǎn)呈紅色后，過量4~5mL,放置2min，放置中應(yīng)攪拌數(shù)次，然后邊攪拌邊用硝酸鑭標準滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍色。預(yù)測螢石中氟化鈣的質(zhì)量百分數(shù)按下式計算:

 

式中:

T_CaF2 ---------每毫升硝酸斕標準滴定溶液相當于氟化鈣的毫克數(shù),mg/mL

V₁.--------加入硝酸鑭標準滴定溶液的總體積, mL;

V₂.------滴定消耗EDTA標準滴定溶液總體積, mL;

K.--------每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸標準滴定溶液的毫升數(shù);

m --------試料質(zhì)量, g。

實測:根據(jù)預(yù)測時得到的氟化鈣質(zhì)量百分數(shù)計算出實測螢石試樣所需的硝酸鑭標準滴定溶液的總體積V_A(mL)。

硝酸鑭標準滴定溶液的總體積按下式計算:

 

式中:

X’ ------預(yù)測時得到氟化鈣質(zhì)量百分數(shù);

T_CaF2------每毫升硝酸標準滴定溶液相當于氟化鈣的毫克數(shù), mg/mL;

m.--------試料質(zhì)量, mg。

向300ml燒杯中加入V_AmL硝酸鑭標準滴定溶液(0.01moLL)，放在冷

凝管下端用以承接蒸餾液，加水稀釋至100mL，使冷凝管下端與液面恰好相接。

準確稱取與預(yù)測質(zhì)量相近的試樣(m)精確至0.0001g，置于干燥的蒸餾管中(注意:勿使試料粘附于管壁)。加入5mL磷酸(應(yīng)將粘附于管壁的試料沖下)，立即塞上帶有導(dǎo)管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾瓶內(nèi)，迅速連接好蒸餾管的進出口部分(進氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出口的傾斜接嘴與冷凝管相連)，蓋上爐蓋。打開氣泵開關(guān)，調(diào)節(jié)氣體流量計，控制氣體流速50mL/min。

蒸餾18min，關(guān)上氣泵開關(guān)。取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾水沖洗冷凝管2~3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。

向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加*溶液(60g/L)使溶液呈紅色，加入1滴鹽酸(1+5)使溶液呈無色，加入10mL緩沖溶液(pH6.8).

加入3滴偶氮胂M指標劑溶液，用EDTA標準滴定溶液滴定至溶液由

藍色轉(zhuǎn)呈紅色后，過量4~5mL，放置2min，放置中應(yīng)攪拌數(shù)次，然后邊攪拌邊用硝酸鑭標準滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍色。

螢石中氟化鈣的質(zhì)量百分數(shù)按下式計算:

 

式中:

T_CaF2 -------每豪升硝酸鑭標準滴定溶液相當于氟化鈣的毫克數(shù) mg/mL;

V₁.-----加入硝酸鑭標準滴定溶液的總體積mL;

V₂ ------滴定消耗EDTA標準滴定溶液總體積mL;

K.------ 每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸斕標準滴定溶液的毫升數(shù);

m .------試料質(zhì)量，g。

(4)注意:當螢石中氟化鈣含量很高時，在預(yù)測時加入35mL硝酸鑭標準滴定溶液的量將不夠。如果分析步驟進行到預(yù)測時，當加入偶氮胂M指示劑后溶液不會呈純藍色而呈藍紫色，此時應(yīng)滴加入硝酸鑭標準滴定溶液直至溶液呈藍色(由于沉淀吸附指示劑，應(yīng)補加指示劑以便于觀察)，在不斷攪拌下在過量5mL，并放置5min，在放置期間應(yīng)不斷攪拌。補加2滴指示劑溶液，用EDTA標準滴定溶液逐滴進行滴定，以下步驟與實測步驟相同。遇到這種情況可以不需要再進行預(yù)測。