脫硫石膏中二水硫酸鈣含量的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種脫硫石膏中二水硫酸鈣含量的測試方法，包括（1）取樣烘干；（2）將脫硫石膏用水和鹽酸溶液溶解，并加熱至沸騰，冷卻后加入三乙醇胺溶液作為掩蔽劑，得混合溶液；（3）向混合溶液中加入CMP指示劑，并加入KOH溶液直到出現(xiàn)綠色熒光，繼續(xù)加入過量的KOH溶液；（4）將混合液用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)顏色由綠色熒光轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色時(shí)視為滴定終點(diǎn)，記錄所消耗的EDTA的體積V1；（5）進(jìn)行空白試驗(yàn)，記錄空白消耗EDTA的體積V0；（6）數(shù)據(jù)處理：計(jì)算待測脫硫石膏中二水硫酸鈣的物質(zhì)的量和含量。本發(fā)明的測試方法操作簡單、測試速度快、測試結(jié)果準(zhǔn)確、成本低廉。
【專利說明】脫硫石膏中二水硫酸鈣含量的測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種脫硫石膏中二水硫酸鈣含量的測試 方法，該方法適用于火力發(fā)電廠石灰石-石膏濕法脫硫工藝FGD系統(tǒng)中對(duì)副產(chǎn)物脫硫石膏 的品質(zhì)檢定。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，F(xiàn)GD (英文全稱為"Flue Gas Desulphurization"，中文譯文為"煙氣脫 硫"）系統(tǒng)因其技術(shù)成熟、脫硫效率高而廣泛應(yīng)用于我國燃煤火力發(fā)電廠。在FGD系統(tǒng) 中副產(chǎn)物脫硫石膏質(zhì)量是FGD裝置運(yùn)行控制的重要參數(shù)，石膏的主要成分是二水硫酸鈣 (CaS04 · 2H20)、半水亞硫酸鈣（CaS03 · 1/2H20)、碳酸鈣（CaC03)和少量其他雜質(zhì)，其中主要 成分二水硫酸鈣的含量一般在90%以上，半水亞硫酸鈣小于1%，碳酸鈣小于3%，其他雜質(zhì)主 要是氟化物、氯化物等。脫硫石膏通過測試主要成分二水硫酸鈣、半水亞硫酸鈣和碳酸鈣的 含量來判斷品質(zhì)好壞，其中半水亞硫酸鈣和碳酸鈣都有比較成熟的測試方法，而國內(nèi)目前 還沒有二水硫酸鈣的具體測定方法，大多使用離子交換法、硫酸鋇沉淀法、或者通過測定結(jié) 晶水來測二水硫酸鈣。采用離子交換法不適合含氟、氯、磷及可被交換的其它鹽類中的二水 硫酸鈣的測試，采用硫酸鋇沉淀法和通過測定結(jié)晶水測二水硫酸鈣，操作繁瑣，結(jié)果誤差較 大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡單、測試速度 快、測試結(jié)果準(zhǔn)確、成本低廉的脫硫石膏中二水硫酸鈣含量的測試方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種脫硫石膏中二水硫酸鈣含量 的測試方法，包括以下步驟： (1)取樣烘干：稱取待測脫硫石膏，并將脫硫石膏烘干； (2)加酸、掩蔽劑：將烘干后的脫硫石膏置于一容器中，并向容器中先后加入水和鹽酸 溶液，使脫硫石膏溶解，將所得溶解液加熱至沸騰并保持30s?60s，然后冷卻至常溫，再加 入三乙醇胺溶液作為掩蔽劑，充分搖勻，得到混合溶液； (3)加指示劑、堿：向步驟（2)所得的混合溶液中加入CMP指示劑（即(鈣黃綠素+甲基 百里香酚藍(lán)+酚酞)指示劑)，然后在黑色背景下加入Κ0Η溶液直到出現(xiàn)綠色熒光，繼續(xù)加入 過量的Κ0Η溶液，使所得呈綠色熒光的混合液pH值> 13 ; (4)滴定：將步驟（3)得到的混合液在黑色背景下用EDTA (乙二胺四乙酸二鈉）標(biāo)準(zhǔn)溶 液進(jìn)行滴定，當(dāng)混合液的顏色由綠色熒光轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色時(shí)視為滴定終點(diǎn)，記錄所消耗的EDTA 的體積\ ; (5)空白試驗(yàn)：不加脫硫石膏重復(fù)步驟（2)?（4),記錄空白消耗EDTA的體積V。； (6)數(shù)據(jù)處理：按下式（1)計(jì)算待測脫硫石膏中二水硫酸鈣的物質(zhì)的量： n (CaS04 ·2Η20)= η0 - η (CaS03 · 1/2Η20)- η (CaC03)=C (EDTA)X (Υ, - V0)X1(T3 - m0Xff (CaS03 · 1/2H20) /M (CaS03 · 1/2H20) - m0Xff (CaC03) /M (CaC03) (1) 式（1)中：n (CaS04 · 2H20)為脫硫石骨中_ 水硫fef丐的物質(zhì)的量，單位為mol ；n0為脫 硫石膏中總鈣的物質(zhì)的量，單位為mol ；n (CaS03 ·1/2Η20)為CaS03 ·1/2Η20的物質(zhì)的量，單 位為mol ；n (CaC03)為CaC03的物質(zhì)的量，單位為mol ；C (EDTA)為EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度， 單位為mol/L A為消耗EDTA的總體積，單位為ml Λ為空白消耗EDTA的體積，單位為ml ； m0為脫硫石膏的質(zhì)量，單位為g ；W (CaS03 · 1/2H20)為CaS03 · 1/2H20在脫硫石膏中的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)；ff (CaC03)為CaC03在脫硫石膏中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；M (CaS03 · 1/2H20)為CaS03 · 1/2H20 的摩爾質(zhì)量，即129g/mol ；M (CaC03)為CaC03的摩爾質(zhì)量，即100g/mol ； 按下式（2)計(jì)算待測脫硫石膏中二水硫酸鈣的含量： ff (CaS04 · 2H20) = n (CaS04 · 2H20) XM (CaS04 · 2H20) /m0X100% (2) 式（2)中：ff (CaS04 · 2H20)為CaS04 · 2H20在脫硫石膏中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；n (CaS04 · 2H20) 為脫硫石膏中二水硫酸?丐的物質(zhì)的量，單位為mol ；m0為脫硫石膏的質(zhì)量，單位為g ;M (CaS04 · 2H20)為二水硫酸鈣的摩爾質(zhì)量，即172g/mol。
[0005] 上述的測試方法中，優(yōu)選的，所述步驟（1)中，所述待測脫硫石膏的質(zhì)量為0. lg? 0. 15g。
[0006] 上述的測試方法中，優(yōu)選的，所述步驟（2)中，所述水的加入體積為50ml?100ml， 所述鹽酸溶液的加入體積為lml?2ml，所述鹽酸溶液中HC1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%?25%。
[0007] 上述的測試方法中，優(yōu)選的，所述步驟（2)中，所述三乙醇胺溶液的加入體積為 4ml?6ml，所述三乙醇胺溶液中三乙醇胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%?40%，溶劑為水。
[0008] 上述的測試方法中，優(yōu)選的，所述步驟（3)中，所述Κ0Η溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%? 25%。
[0009] 上述的測試方法中，優(yōu)選的，所述步驟（3)中，所述CMP指示劑的加入量為40mg? 60mgo
[0010] 上述的測試方法中，優(yōu)選的，所述步驟（4)中，所述EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為 0. 015mol/L ?0. 025mol/L。
[0011] 本發(fā)明中，半水亞硫酸鈣（CaS03 · 1/2H20)和碳酸鈣（CaC03)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別由標(biāo) 準(zhǔn)《GB/T21508-2008燃煤煙氣脫硫設(shè)備性能測試方法》中6. 13. 3. 2的測試方法和6. 13. 3. 3 的測試方法測得，均為現(xiàn)有技術(shù)。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 本發(fā)明針對(duì)目前脫硫石膏中二水硫酸鈣測試方法的不足，提出了采用減量法直接測試 脫硫石膏中二水硫酸鈣的新方法。本發(fā)明的方法先用鹽酸溶液溶解脫硫石膏，通過加熱使 Ca2+完全消解，然后利用減量法測定脫硫石膏中二水硫酸鈣的含量，即利用絡(luò)合滴定法測出 脫硫石膏中的總鈣，總鈣的摩爾數(shù)減去脫硫石膏中碳酸鈣和半水亞硫酸鈣的摩爾數(shù)，從而 得出二水硫酸鈣的摩爾數(shù)，最終得到脫硫石膏中二水硫酸鈣的百分質(zhì)量。在現(xiàn)有的脫硫石 膏的測試方法中沒有涉及到二水硫酸鈣的直接測試，而是通過測試硫酸根離子或三氧化硫 或結(jié)晶水而得到二水硫酸鈣的含量。
[0013] 本發(fā)明利用減量法測脫硫石膏中二水硫酸鈣的含量可以大大減少測試時(shí)間，操作 簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，節(jié)約人力、物力、財(cái)力，有利于火力發(fā)電廠工作人員的實(shí)際操作，對(duì)各電廠 脫硫監(jiān)控和事故處理都具有很大的實(shí)際意義，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
[0015] 實(shí)施例1 ： 一種本發(fā)明的脫硫石膏中二水硫酸鈣含量的測試方法，包括以下步驟： (1)取樣烘干：從待測石灰石-石骨濕法脫硫石骨中取樣0. 1068g,烘干。
[0016] (2)加酸、掩蔽劑：將步驟（1)烘干后的脫硫石膏倒入250ml的錐形瓶中，先加入 100ml水，再加入lml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的鹽酸溶液，使脫硫石膏溶解，搖勻；將所得溶解液加 熱至沸騰并保持30s，然后冷卻至常溫(通常為20°C?30°C )，再加入5ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的 三乙醇胺溶液(溶劑為水）作為掩蔽劑，充分搖勻，得到混合溶液。
[0017] (3)加指示劑、堿：向步驟（2)所得的混合溶液中加入50mg CMP指示劑，即（鈣黃 綠素 +甲基百里香酚藍(lán)+酚酞）指示劑，購自國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心；然后在黑色背景 下緩緩加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的Κ0Η (氫氧化鉀）溶液直到出現(xiàn)綠色熒光，再加入過量5ml的 20% Κ0Η溶液，使所得的呈綠色熒光的混合液pH值為13。
[0018] (4)滴定：將步驟（3)得到的混合液在黑色背景下用濃度為0. 02149mol/L的EDTA (乙二胺四乙酸二鈉）標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，當(dāng)錐形瓶內(nèi)混合液的顏色由綠色熒光轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色 時(shí)視為滴定終點(diǎn)，記錄所消耗的EDTA的總體積\為28. 67ml ； (5)空白試驗(yàn)：不加脫硫石膏重復(fù)步驟（2)?（4)，記錄空白消耗EDTA的體積V。為 0. 03ml ； (6)數(shù)據(jù)處理：按下式（1)計(jì)算石膏中二水硫酸鈣中鈣的物質(zhì)的量： n (CaS04 ·2Η20)= η0 - η (CaS03 · 1/2Η20)- η (CaC03)=C (EDTA)X (Υ, - V0)X1(T3 - m0Xff (CaS03 · 1/2H20) /M (CaS03 · 1/2H20) - m0Xff (CaC03) /M (CaC03) (1) 式（1)中：n (CaS04 · 2H20)為脫硫石骨中_ 水硫fef丐的物質(zhì)的量，單位為mol ；n0為脫 硫石膏中總鈣的物質(zhì)的量，單位為mol ；n (CaS03 · 1/2H20)為CaS03 · 1/2H20的物質(zhì)的量， 單位為mol ；n (CaC03)為CaC03的物質(zhì)的量，單位為mol ；C (EDTA)為EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃 度，單位為mol/L A為消耗EDTA的總體積，單位為ml ；V0為空白消耗EDTA的體積，單位為 ml ；m0為脫硫石膏的質(zhì)量，單位為g ；ff (CaS03 · 1/2H20)為CaS03 · 1/2H20在脫硫石膏中的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在本實(shí)施例中具體為0. 27% ；ff (CaC03)為CaC03在脫硫石膏中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在本 實(shí)施例中具體為 2. 28% ；M (CaS03 · 1/2H20)為 CaS03 · 1/2H20 的摩爾質(zhì)量，即 129g/mol ；M (CaC03)為 CaC03 的摩爾質(zhì)量，即 100g/mol。
[0019] 通過代入數(shù)據(jù)得出本實(shí)施例的脫硫石膏中二水硫酸鈣的物質(zhì)的量為 (5. 889X10_4)mol。
[0020] 按下式（2)計(jì)算脫硫石膏中二水硫酸鈣的含量： ff (CaS04 · 2H20) = n (CaS04 · 2H20) XM (CaS04 · 2H20) /m0X100% 式（2)中：ff (CaS04 · 2H20)為CaS04 · 2H20在脫硫石膏中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；n (CaS04 · 2H20) 為脫硫石膏中二水硫酸?丐的物質(zhì)的量，單位為mol ；m0為脫硫石膏的質(zhì)量，單位為g ;M (CaS04 · 2H20)為二水硫酸鈣的摩爾質(zhì)量，即172g/mol。
[0021] 通過代入數(shù)據(jù)得出本實(shí)施例的脫硫石膏中二水硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為94. 84%。
【權(quán)利要求】
1. 一種脫硫石膏中二水硫酸鈣含量的測試方法，包括以下步驟： (1)取樣烘干：稱取待測脫硫石膏，并將脫硫石膏烘干； (2)加酸、掩蔽劑：將烘干后的脫硫石膏置于一容器中，并向容器中先后加入水和鹽酸 溶液，使脫硫石膏溶解，將所得溶解液加熱至沸騰并保持30s?60s，然后冷卻至常溫，再加 入三乙醇胺溶液作為掩蔽劑，充分搖勻，得到混合溶液； (3)加指示劑、堿：向步驟（2)所得的混合溶液中加入CMP指示劑，然后在黑色背景下 加入KOH溶液直到出現(xiàn)綠色熒光，繼續(xù)加入過量的KOH溶液，使所得呈綠色熒光的混合液pH 值彡13 ； (4)滴定：將步驟（3)得到的混合液在黑色背景下用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，當(dāng)混合液 的顏色由綠色熒光轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色時(shí)視為滴定終點(diǎn)，記錄所消耗的EDTA的體積Vi ； (5)空白試驗(yàn)：不加脫硫石膏重復(fù)步驟（2)?（4),記錄空白消耗EDTA的體積V。； (6)數(shù)據(jù)處理：按下式（1)計(jì)算待測脫硫石膏中二水硫酸鈣的物質(zhì)的量： n (CaS04 ·2Η20)= η0 - η (CaS03 · 1/2Η20)- η (CaC03)=C (EDTA)X (V! - V0)X1(T3 - m0Xff (CaS03 · 1/2H20) /M (CaS03 · 1/2H20) - m0Xff (CaC03) /M (CaC03) (1) 式（1)中：n (CaS04 · 2H20)為脫硫石骨中_ 水硫fef丐的物質(zhì)的量，單位為mol ；n0為脫 硫石膏中總鈣的物質(zhì)的量，單位為mol ；n (CaS03 ·1/2Η20)為CaS03 ·1/2Η20的物質(zhì)的量，單 位為mol ；n (CaC03)為CaC03的物質(zhì)的量，單位為mol ；C (EDTA)為EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度， 單位為mol/L A為消耗EDTA的總體積，單位為ml Λ為空白消耗EDTA的體積，單位為ml ； m0為脫硫石膏的質(zhì)量，單位為g ；W (CaS03 · 1/2H20)為CaS03 · 1/2H20在脫硫石膏中的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)；ff (CaC03)為CaC03在脫硫石膏中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；M (CaS03 · 1/2H20)為CaS03 · 1/2H20 的摩爾質(zhì)量，即129g/mol ；M (CaC03)為CaC03的摩爾質(zhì)量，即100g/mol ； 按下式（2)計(jì)算待測脫硫石膏中二水硫酸鈣的含量： ff (CaS04 · 2H20) = n (CaS04 · 2H20) XM (CaS04 · 2H20) /m0X100% (2) 式（2)中：ff (CaS04 · 2H20)為CaS04 · 2H20在脫硫石膏中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；n (CaS04 · 2H20) 為脫硫石膏中二水硫酸?丐的物質(zhì)的量，單位為mol ；m0為脫硫石膏的質(zhì)量，單位為g ;M (CaS04 · 2H20)為二水硫酸鈣的摩爾質(zhì)量，即172g/mol。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，所述步驟（1)中，所述待測脫硫石膏 的質(zhì)量為0. lg?0. 15g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試方法，其特征在于，所述步驟（2)中，所述水的加入 體積為50ml?100ml，所述鹽酸溶液的加入體積為1ml?2ml，所述鹽酸溶液中HC1的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為20%?25%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試方法，其特征在于，所述步驟（2)中，所述三乙醇胺 溶液的加入體積為4ml?6ml，所述三乙醇胺溶液中三乙醇胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%?40%，溶 劑為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試方法，其特征在于，所述步驟（3)中，所述K0H溶液 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%?25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試方法，其特征在于，所述步驟（3)中，所述CMP指示 劑的加入量為40mg?60mg。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試方法，其特征在于，所述步驟（4)中，所述EDTA標(biāo)準(zhǔn)
【文檔編號(hào)】G01N21/79GK104048963SQ201410285789
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】陶莉, 楊小玲, 周艷明 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院