实验4 水泥中三氧化硫的测定教材课程.ppt

水泥熟料在粉磨过程中，必须加入适量的石膏起到缓凝的作用。石膏与C3A反应形成钙矾石包裹在C3A表面，阻止了其快速水化和闪凝。钙矾石的形成吸收了大量结晶水，如果水泥中含有过量的三氧化硫，水泥水化后发生该反应，则在硬化的水泥体中形成针棒状的钙矾石晶体造成水泥石的膨胀，引起水泥安定性不良。 第四节 水泥中三氧化硫的测定方法 硫酸钡质量法测定水泥中三氧化硫 （1） 测定原理 由于在磨制水泥中，需加入于定量石膏，加入量的多少主要反映在水泥中SO42-离子的数量上。所以可采用BaCl2作沉淀剂，用盐酸分解，控制溶液浓度在0.2~0.4mol/L的条件下，用BaCl2沉淀SO42-离子，生成BaSO4沉淀。此沉淀的溶解度很小(其KSPSO4＝1.1×10-10)，化学性质非常稳定，灼烧后所得的称量形式BaSO4符合质量分析的要求。反应式为： Ba2++SO2-4 ＝BaSO4? (白色) 盐酸(1+1)； 氯化钡溶液[10%(W／V)]； 硝酸银溶液[10％(W／V)]。 （2）试剂 准确称取约0.5g水泥试样，置于300ml烧杯中，加入30~40ml水及10ml盐酸，加热至微沸，并保持微沸5min，使试祥充分分解。 以中速滤纸过滤，用温水洗涤10~12次。调整滤液体积至200m1，煮沸，在搅拌下滴加10ml氯化钡溶液[10％(W／V)]，并将溶液煮沸数分钟，然后移至温热处静止4h或过夜(此溶液体积应保持在200ml)。 用慢速滤纸过滤，以温水洗至无氯根反应(用硝酸银溶液检验)。 将沉淀及滤纸一并移入已灼烧恒量的瓷坩埚中，灰化后在800℃的高温炉中灼烧30min。取出坩埚，置于干燥器中冷却至室温，称量。如此反复灼烧，直至恒量。 （3）分析步骤 （4）结 果 计 算 三氧化硫的百分含量按下式计算： SO3％＝ (1—4) 式中 m1——灼烧后沉淀的质量(g)； m ——试样质量(g)；0.5g 0.3430——硫酸钡对SO3的换算系数。 2. 离子交换法分析水泥中三氧化硫含量 离子交换法是采用强酸性阳离子交换的树脂(Ion exchange resin)与硫酸钙进行离子交换，生成硫酸。用氢氧化钠标准溶液滴定生成的硫酸，从而推算出三氧化硫的含量。 按操作方法不同，又可分为静态离子交换法和动态离子交换法。将过量的离子交换树脂放在交换溶液中搅拌，待交换反应达到平衡后，滤出树脂，这种交换方法称为静态离子交换法。使交换溶液不断流往交换柱内的离子交换树脂，在流动过程中进行离子交换，此法称为动态离子交换法。 离子交换法属快速方法。二次静态离子交换法还被列为GBl76－76《水泥化学分析方法》中测定三氧化硫的标准方法之一。实践表明，它对掺加二水石膏的水泥是适用的。 然而不少工厂使用硬石膏、混合石膏(二水石膏与硬石膏的混合物)作缓凝剂，由于硬石膏溶解速度较慢，静态离子交换往往不够完全，使分析结果偏低。 用动态法虽能提高离子交换率，但分离手续将增加，时间也较长。此外，使用含氟、氯、磷的石膏(如工业副产石膏、盐用石膏等)或含有其他可被交换盐类的石膏作缓凝剂，以及使用萤石和石膏作复合矿化剂时．水泥中将含F-、PO43-、Cl-等离子，它们将与回滴生成硫酸的NaOH作用，使三氧化硫分析结果偏高。因此，离子交换法适应性还较差。 （1）基本原理 水泥中的三氧化硫主要来自石膏(gypsum)，在强酸性阳离子交换树脂R-SO3·H的作用下．石膏在水中迅速溶解，离解成Ca2+和SO42- 离子。 Ca2+离子迅速与树脂酸性基团的H+离子进行交换，析出H+离子，它与石膏中SO42-作用生成H2SO4(硫酸)，直至石膏全部溶解。其离子交换反应式为 CaSO4(固体) Ca2++ SO42-+2 (R-SO3 ·H) (R-SO3 )2·Ca+2H+ + SO42- 或 CaSO4 + 2 (R-SO3 ·H) (R-SO3 )2·Ca+ H2SO4 当石膏全部溶解后，将树脂及残渣滤除所得滤液，由于C3S等水解的影响，使其中尚含Ca(OH)2和CaSO4。为使存在于滤液中的Ca(OH)2中和，并使滤液中尚未转化的CaSO4全部转化成等当量的H2SO4，必须在滤除树脂和残渣后的滤液中再加入树脂进行第二次交换，其反应按式如上。然后滤除