液氨中硫化氢质量分数测定分析方法的建立

2020-09-08李华文杨丹张旭陈金彪徐艳敏孙双

辽宁化工 2020年8期

李华文，杨丹，张旭，陈金彪，徐艳敏，孙双

（辽阳石化分公司生产监测部，辽宁辽阳111003）

炼油厂液氨作为硝酸原料，如果硫化氢质量分数高会造成催化铂铑网中毒，但是目前液氨中硫化氢质量分数测定没有现成的分析方法。本文用氢氧化钠溶液吸收液氨中的微量硫化氢。缓慢加热除去吸收液中的液氨，加入过量的乙酸锌溶液生成硫化锌沉淀。加入过量的碘标准溶液以氧化生成的硫化锌，用适量的酸调节溶液pH至5～7，剩余的碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

液氨吸收装置见图1。

图1 液氨吸收装置

仪器：可调电磁炉、50 mL滴定管、250 mL具塞碘量瓶、20 mL移液管、pH试纸。

试剂：0.05 mol·L-1氢氧化钠溶液、1醋酸锌溶液（称取约220 g醋酸锌Zn(CH3COO)2·2H2O溶于水并稀释至1 000 mL）、醋酸溶液、0.1硫酸溶液、0.01 mol·L-1碘标准滴定溶液、0.01 mol·L-1硫代硫酸钠标准滴定溶液、10 g·L-1淀粉指示剂、0.5 mol·L-1氢氧化钠溶液。

1.2 试验步骤

如图1所示，将液氨样品装入特制的100 mL处有刻线的玻璃试管中，使其在室温下缓慢蒸发，顺着所连接的玻璃管流入三角瓶。2个三角瓶中事先各装入大约300 mL的0.05 mol·L-1的氢氧化钠吸收液对蒸发出来的液氨进行吸收。为了防止倒吸，应在吸收管插入吸收液的一端安装一个小漏斗，漏斗部分大约三分之一浸没溶液中。试管中液氨几乎挥发净时先拔除第二个吸收瓶中的插管，再拔除第一个吸收瓶中的插管。将NaOH 吸收液转移至1 000 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

取50 mL 该吸收液于碘量瓶中，电磁炉加热至微沸，大约10 min后（保持电磁炉功率1 000 W）会将吸收液中的液氨全部挥发掉（用润湿的pH试纸在碘量瓶口检验挥发出的蒸汽为中性）。冷却后加入100 mL 去离子水、2 mL的1 mol·L-1醋酸锌溶液，加0.01 mol·L-1的碘标准溶液25 mL，加20 mL（1+1）的醋酸溶液，1 mL 0.1 mol·L-1的硫酸溶液，调节pH值 5～6。严格控制避光反应时间 5 min，用0.01 mol·L-1的硫代硫酸钠标准滴定溶液进行滴定，近终点时加入1 mL10 g·L-1的淀粉指示剂，继续滴定至溶液由浅蓝色刚好变为无色，并保持30 s之内不变色为终点。用3 mL 0.5 mol·L-1的氢氧化钠溶液代替样品吸收液（无需加热），其余步骤与样品吸收液测定相同，做空白实验。

1.3 结果计算

按式（1）计算液氨中微量硫化氢质量分数ω1，单位为mg·kg-1。

式中：c—硫代硫酸钠标准滴定溶液浓度，mol·L-1；

V1—滴定试样时消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

V0—空白试验时消耗的硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

0.68—液氨的密度，g·mL-1。

2 结果与讨论

2.1 吸收液的选择

分别做了氢氧化钠溶液和醋酸锌溶液的吸收实验，分别可与硫化氢生成硫化钠和硫化锌。由于硫化锌为沉淀，吸收后得不到均一溶液，所以选择了氢氧化钠溶液作为吸收液。综合考虑吸收瓶的大小及液氨中硫化氢的实际质量分数，采用了600 mL左右的0.05 mol·L-1的氢氧化钠溶液，即可保证过量，对液氨中硫化氢足够吸收，又方便后续将溶液的pH值调到5～7。

2.2 液氨本底干扰的排除

在采取对样品吸收液进行加热排除液氨本底干扰这种方式之前，实验结果的回收率一度高达200%。对过程进行分析，样品吸收液与空白及标样唯一的区别为本底含有大量液氨，并且质量分数多少无法掌控，这样对溶液酸度的调节无法进行精确控制，并达到与空白和标样同等状态。为排除这种干扰，采取对吸收液加热使液氨挥发掉的方法（用润湿的pH试纸在三角瓶口检验是否挥发完全）。之后回收率达到较正常的水平，在80%～90%之间。