梁悦绮，张 垚

（上海宝钢工业技术服务有限公司，上海 201900）

工业盐酸中硫酸根分析方法的改进和研究

梁悦绮，张 垚

（上海宝钢工业技术服务有限公司，上海 201900）

为了能够快速准确地分析工业盐酸中硫酸根的含量，现行国标方法对操作人员技术要求比较高，因而较难操作。通过使用离子色谱法和等离子光谱法对样品进行一系列的数据分析和比对，选择适合的方法，从而改进了硫酸根的分析方法。

工业盐酸；离子色谱法；等离子光谱法；硫酸根

用工业制成的盐酸，生产出含量≥31.0%的工业盐酸，其硫酸根含量较低，测定时需要富集，按照GB 320—2006工业盐酸硫酸根的分析方法:在称取20.0 g样品以后，对样品进行蒸发至干，再加入1mol/L的盐酸进行残渣溶解，使用比浊法的分析方法对样品进行硫酸根分析[1]。

在实际操作过程中，使用该标准方法，方法较为繁琐，操作起来不方便，对于操作人员来说操作技术要求比较高。

因为国家标准较难实施，根据实验原理，并做了相关的实验，制定了现有的实验室分析规程。工业合成盐酸中的硫酸根的测定:取1～2 g的样品定容至1 000ml的容量瓶中，取25ml稀释液，通过银-前处理滤柱，收集滤液，将滤液注入到离子色谱仪中，进行硫酸根浓度的分析。该分析方法因需要银-前处理滤柱，而且消耗量很大，成本较高。在对样品进行分析时，为了能够控制氯离子的含量，样品的稀释比例较大，导致硫酸根的浓度较低，这样会影响到硫酸根的出峰浓度[2]。

根据对该方法的研究，希望能够不使用银-前处理滤柱，在国家标准方法的前提下，对该方法进行相应地更改，而能够分析硫酸根的浓度，达到准确、快速、高效率、低成本的目的。

2 实验部分

2.1 样品的前处理

为了能够把工业盐酸中的硫酸根能够完全转化，经过研究以后，根据GB 320—2006工业盐酸硫酸根的分析方法，对样品的前处理方法进行了相应改进:称取约20.0 g实验室样品（精确到0.01 g），置于聚四氟乙烯烧杯中，电热板温度控制在200℃左右，使得样品蒸发至干，冷却至室温，加入3 ml浓度1 mol/L盐酸溶液溶解残留物和少量的水，并在电热板上加热1min使得样品完全溶解，全部移入50ml容量瓶中（如有沉淀物过滤），用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

2.2 标准曲线的绘制

从1.000 g/L硫酸根标准溶液中移取0.00ml、2.00ml、 4.00ml、 6.00ml、 8.00ml到 5 个 100ml容量瓶中，定容并摇匀，进行标准曲线的分析。

按样品的测定步骤，测定各溶液浓度的吸光度，以硫酸根含量为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

2.3 离子色谱法数据的分析

2.3.1 样品加标回收的分析

称取工业盐酸20.0 g，对4#、5#、6#样品进行加标回收的分析，加入SO42-的标准溶液10.0mg/L，进行样品的前处理。

表1 工业盐酸硫酸根加标回收的数据

离子色谱分析硫酸根的含量加标回收偏高，对此问题查阅了相关的资料和分析过程。研究发现，工业盐酸的主要杂质是铁，当样品蒸干后，烧杯中残存褐色沉淀物，应为氯化铁和硫酸铁的沉淀。当用3 m l浓度1 mol/L的盐酸溶液溶解后，样品中存在大量的氯离子，离子色谱法去除氯离子的手段，一般都是采用银-前处理滤柱去除，但是硫酸盐也会和银-前处理滤柱反应；不使用银-前处理滤柱，因为氯离子含量高，影响了柱容量，导致了离子色谱的背景值高，致使硫酸盐含量偏高[2]。

2.3.2.品酸度的分析

在对工业盐酸加热蒸干后，对样品采用直接用蒸馏水和加入不同浓度的盐酸进行残渣的溶解，来说明酸度对硫酸根溶解分析的影响。

表2 对于不同的酸度进行工业盐酸中硫酸根含量的分析

根据表2的数据，不加入盐酸或者盐酸加入浓度不够，会使样品不能充分溶解，离子色谱法分析样品加标回收率的结果再次说明:样品本身的氯离子含量很高，影响了基线的本底值，导致硫酸根含量偏高，所以离子色谱法不适合分析工业盐酸中的硫酸盐浓度。

2.4 等离子光谱法数据的分析

因为等离子光谱仪分析的是硫元素，为了确定工业盐酸是否还有其他形式的硫存在于样品中而影响硫酸根浓度的分析，先对样品进行硫化物的分析。

2.4.1 工业盐酸样品中硫形式的分析

工业用盐酸中的硫一般以硫化氢、二氧化硫、亚硫酸酸盐和硫酸盐存在，但根据制造盐酸的工艺过程分析，国内主要组合式合成盐酸，氢气、氯气都是电解来的，而生成氯化氢气体在装置内纯度达到99%以上，硫的引入只能是冷却氯化氢气体的水，而装置内温度高、压力大，硫化物、二氧化硫和亚硫酸盐在高温下很难存在，所以硫都以硫酸盐的形式存在，并且根据GB 320—2006工业用合成盐酸方法中检测硫酸盐也说明，在合成盐酸中硫是以硫酸盐的形式存在的。

根据HJ/T 200—2005水质硫化物的测定气相分子吸收光谱法，使用气相分子仪测定样品硫化物的含量需在碱性条件下进行分析，因为工业盐酸的酸度很高，使用氢氧化钠调节pH值，需要使用大量的氢氧化钠溶液进行调节，操作起来不是很方便，此方法适用于水质样品的分析[5]。

2.4.2 等离子光谱仪仪器操作条件

功率1.20 kW、等离子气流量15.0 L/min、辅助气流量1.50 L/min、雾化气压力200 kPa、硫的波长为181.972 nm。

2.4.3 线性

通过等离子光谱法分析标准曲线:

γ=0.999 9 a=9.10×100b=3.73×101

2.4.4 标准样品的回收

硫酸盐的标准样品浓度为:（70.2±2.3） mg/L等离子光谱仪分析的浓度为:71.0mg/L

2.4.5 等离子光谱法加标回收的分析

称取工业盐酸20.0 g，4#、5#、6#样品进行加标回收的分析，加入SO42-的标准溶液10.0mg/L，进行样品的前处理。

选择硫的波长为181.972 nm进行样品的分析。

2.4.6 样品酸度的分析

离子色谱法进行酸度分析的样品，现对样品进行等离子光谱法的分析，如表4所示。

根据表3和表4的数据，能够得出结论:等离子光谱法分析工业盐酸的硫酸根，加标回收控制在90%～110%；在对样品进行前处理时，不加盐酸和加入1.0 ml浓度0.1 mol/L的盐酸时，因为样品溶解不完全，导致加标回收超出控制范围。其他酸度的调节对分析的结果没有造成影响[3～4]。

表3 工业盐酸硫酸根加标回收的数据

表4 对于不同的酸度进行工业盐酸中硫酸根含量的分析

3 实验结论

对工业盐酸样品进行了离子色谱法和等离子光谱法的分析，根据方法数据上的比对，离子色谱法的加标回收偏高，因为样品本身的氯离子含量很高，经过前处理以后，氯离子含量仍然稳定地存在样品中，影响了仪器基线的本底值，导致硫酸根含量偏高；等离子光谱法的加标回收在90%～110%，方法分析比较稳定，工业盐酸中硫酸根的分析适用于等离子光谱法进行分析。

选择3 ml浓度1 mol/L HCl的原因:盐酸的用量主要是根据样品中的铁含量而定的，铁含量越高，酸的加入量越大，因为样品挥发后器皿中是一种黄褐色的沉淀物，应是氯化铁和硫酸铁的混合物，而3 ml 1 mol/L HCl可完全溶解沉淀物，所以选择该酸度比较合适。

在对样品进行前处理的时候，需要把电热板控制在200℃，使用聚四氟乙烯烧杯进行加热，样品加热较稳定，不会发生爆沸的现象，工业盐酸完全烧干，冷却后，加一定浓度的盐酸对蒸干的残渣溶解再进行定容。

[1]GB 320-2006，工业用合成盐酸[S].北京:中国标准出版社，2006.

[2]牟世芬，刘克纳，丁晓静.离子色谱方法及应用[M].2版.北京:化学工业出版社，2005.

[3]付小勇，张晨芳，张永杰.工业盐酸合成装置生产高含量高纯盐酸的技术应用[J].河南化工，2007，27（ 7）:61-62.

[4]辛仁轩.等离子体发射光谱分析[M].北京:化学工业出版社，2004.

[5]HJ/T 200-2005，水质硫化物的测定气相分子吸收光谱法[S].北京:中国环境出版社，2006.

[6]邓恒俊.工业盐酸中SO42-含量测定方法的改进[J].化工技术与开发，2006，35（ 7）:29-30.

The Improvement and Research of the Method of Analyzing Sulfate in Industrial Hydrochloric Acid

Liang Yueqi，Zhang Yao
（Shanghai Baosteel Industry Technological Service Co.LTD Shanghai 201900， China）

In order to analyze industry concentration of sulfate in hydrochloric acid quickly and accurately,the current national standard method for operating personnel and technical requirements are relatively high,thus it is operated more difficultly.By using ion chromatography and ICP-AES method for the sample,its series of data is analyzed and compared.Appropriate method is selected,thereby the sulfate method of analysis is improved.

industrial hydrochloric acid； ion chromatography； plasma spectrometry； sulfate

X830.2

A

1008-813X（2012）01-0066-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.01.020

2011-10-19

梁悦绮（1984-），女，广东人，毕业于长春工程学院环境工程专业，助理工程师，主要从事宝钢环境监测站水质分析工作。