硫酸生產尾氣中硫酸霧含量測定方法改進

盧金華，伊根生，鄭麗宏

（1.河北冀衡賽瑞化工有限公司（河北省硝基肥料技術創新中心），河北 武邑 053400；2.河北冀衡集團有限公司藍天分公司，河北 武邑 053400）

0 引言

硫酸生產尾氣中硫酸霧傳統檢測方法是鉻酸鋇分光光度法和離子色譜法［1］。鉻酸鋇分光光度法是利用硫酸霧與鉻酸鋇反應釋放出的鉻酸根呈黃色，然后比色測定硫酸霧含量的方法，但是Ca2+、Mg2+、Zr4+等也都可與鉻酸鹽反應生成黃色或橙色物質，共存時會產生嚴重干擾，降低準確度，而且該方法操作步驟煩瑣。離子色譜儀是大型精密儀器，價格昂貴，很多基層生產企業都不具備此條件。河北冀衡賽瑞化工有限公司借鑒鹽酸中硫酸根的測定方法［2］，經多次實驗研究，總結出用硫酸鋇比濁法測定硫酸生產尾氣中硫酸霧含量，該檢測方法簡單方便，成本低廉，準確度高，與環保部門的在線監測數據吻合良好。

1 實驗部分

1.1 方法原理

通過等速采樣，用稀堿液吸收氣體中的硫酸霧，在中性條件下，樣品溶液中的硫酸根離子與氯化鋇反應，生成硫酸鋇白色沉淀，形成懸濁液，用可見分光光度計測定其吸光度。在一定范圍內硫酸根離子濃度與吸光度存在良好線性關系，通過比色，測定硫酸根含量。

如果尾氣中有二氧化硫存在，二氧化硫與氯化鋇生成亞硫酸鋇白色沉淀，會對結果造成干擾。此時，可以在反應形成的懸濁液中加入鹽酸溶液，亞硫酸鋇溶于鹽酸，而硫酸鋇不溶于鹽酸［3］，即可排除干擾。

1.2 試劑與儀器

試劑：氯化鋇，100 g/L；硫酸鹽標準溶液，0.1 mg/mL；氫氧化鈉標準溶液，0.1 mol/L；甘油-乙醇混合溶液，1+2；鹽酸溶液，1+1；0.1 mol/L鹽酸。

儀器：常用化驗室儀器；可見分光光度計，721G型；玻璃砂芯（多孔玻板）吸收瓶；壓差流量計。

1.3 采樣及樣品測定

1.3.1標準曲線的繪制

分別量取0.1 mg/mL的硫酸鹽標準溶液2、4、6、8、10、15、20 mL于系列100 mL容量瓶中，分別加入鹽酸溶液（1+1）10 mL，搖勻，再加入甘油-乙醇混合溶液（1+2）5 mL，搖勻，加水定容至刻度，搖勻，小心移入盛有二水氯化鋇0.3 g的干燥燒杯中，以2 r/s的速度搖勻2 min，靜置10 min。

用2 cm比色皿，在可見分光光度計波長450 nm處，用空白溶液調整分光光度計零點，分別測定一系列標準溶液的吸光度。以吸光度為縱坐標，溶液中硫酸根質量濃度為橫坐標繪制標準曲線，數據見表1。

表1 硫酸根質量濃度與吸光度線性關系

從表1可以看出，在溶液中硫酸根離子質量濃度為0～20 mg/L范圍內，硫酸根質量濃度與吸光度存在良好線性關系，可以應用于比色測定。

1.3.2采樣

向玻璃砂芯（多孔玻板）吸收瓶中加入0.1 mol/L的氫氧化鈉標準溶液約50 mL，將吸收瓶與壓差流量計和采樣管緊密連接，讓管道氣以2.5 L/min的流量均勻通過吸收瓶等采樣系統，等速采樣一定時間。

采樣裝置為采樣管、氣體吸收瓶、裝有溫度計的壓差流量計和真空泵，采樣管伸入氣源管道直徑1/3處。

1.3.3測定

取下吸收瓶，將吸收瓶內吸收液倒入100 mL容量瓶內，用少量水清洗吸收瓶2～3次，每次用水量不超過5 mL，洗液并入容量瓶內，用0.1 mol/L鹽酸溶液調至中性，加入甘油-乙醇混合溶液5 mL，為排除SO2的干擾，加入鹽酸溶液（1+1）10 mL，用水稀釋至刻度，搖勻。小心倒入盛有二水氯化鋇0.3 g的干燥燒杯中，搖動2 min。在室溫下，靜置10 min，用2 cm比色皿，在可見分光光度計波長450 nm處，測定溶液的吸光度。

同時做空白實驗。

1.3.4結果計算

尾氣中硫酸霧質量濃度以SO42-質量濃度計。

其中 ρ——尾氣中硫酸根質量濃度，mg/m3；

ρ（SO42-）——標準曲線上查得硫酸根質量濃度，mg/L；

V1——待測液體積，100 mL；

V2——采樣體積，L；

t——采樣時間，min；

r——流量計流量，L/min；

P——溫度系數。

2 結果與討論

2.1 與環保在線監測數據對比

在某一時間段（生產狀態穩定）多次采樣后，用硫酸鋇比濁法測定系統尾氣中硫酸霧，并將測定結果與環保在線監測數據對比，結果見表2、表3。

表2 同一時間段連續采樣硫酸生產尾氣中硫酸霧測定結果與環保在線監測數據對比

從表2和表3中可以看出，不論在同一時間段連續采樣，還是不同時間段隨時采樣，硫酸鋇比濁法測定硫酸尾氣中的硫酸霧含量，結果與環保在線監測數據均能較好吻合，準確度高。

表3 不同時間段隨時采樣硫酸生產尾氣中硫酸霧含量測定結果與環保在線監測數據對比

2.2 精密度驗證

通過對同一樣品進行反復多次測定進行精密度驗證，結果見表4。

表4 精密度實驗結果

從表4可以看出，對同一樣品進行多次平行測定，數據相對誤差小于0.2%，精密度較高，證明此方法可行。

2.3 準確度實驗

在試樣溶液中加入硫酸標準溶液，進行加標回收實驗，結果見表5。

表5 準確度實驗結果

從表5可以看出，使用硫酸鋇比濁法測定硫酸生產尾氣中硫酸霧含量時，加標回收率在96.0%～102.0%，準確度高，可滿足定量分析要求。

3 結論

絕大多數硫酸鹽都溶于水，只有硫酸鋇幾乎不溶于水，也不溶于酸，采用硫酸鋇比濁法，受到的干擾很少，準確度高。雖然亞硫酸鋇也是白色沉淀，尾氣中含有SO2時會產生干擾，但亞硫酸鋇溶于鹽酸，而硫酸鋇不溶，所以加入（1+1）鹽酸可以很好地排除SO2的干擾。

硫酸鋇比濁法檢出限低，硫酸霧含量高時可以稀釋后進行測定，含量低時可以延長采樣時間。

該方法操作步驟簡單方便，所用設備簡單易得，成本低，便于中小企業廣泛應用。