8化工產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)

1、第八章 化工產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)第一節(jié) 概述化工產(chǎn)品種類繁多，一般可分為有機(jī)化工產(chǎn)品和無機(jī)化工產(chǎn)品兩大類。? 按行業(yè)屬性分類： 無機(jī)化工產(chǎn)品、有機(jī)化工廠產(chǎn)品、顏料和涂料、塑料和塑料制品、橡膠原材料、 橡膠與橡膠制品、化學(xué)試劑、染料與染料中間體、化肥、農(nóng)藥、食品添加劑、化 學(xué)氣體等。? 典型的化工產(chǎn)品： 無機(jī)化工產(chǎn)品：合成氨、硫酸、純堿、燒堿等。 有機(jī)化工產(chǎn)品：乙酸乙酯、乙醇、丙酮等。? 化工產(chǎn)品分析過程： 原材料分析、中間產(chǎn)品分析、產(chǎn)品和副產(chǎn)品分析等。第二節(jié) 工業(yè)碳酸鈉質(zhì)量分析? 碳酸鈉俗稱純堿或蘇打， 白色粉末。相對(duì)密度 2.533 ，熔點(diǎn)845-852，易溶于水 碳酸鈉與水生成 Na2CO3

2、83; H2O、Na2CO3·7H2O、Na2CO3·10H2O(晶堿或洗滌堿)三種 水合物。工業(yè)純堿度為 98-99%，依顆粒大小、堆積密度不同，分為超輕質(zhì)純堿、 輕質(zhì)純堿、重質(zhì)純堿。? 純堿是重要的化工原料，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)上。純堿的生產(chǎn)方法很多，氨堿法是 當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的生產(chǎn)方法。? 天津堿廠的主要產(chǎn)品是“紅三角”牌純堿。一、純堿生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介(氨堿法)1. 石灰石的煅燒和石灰乳的制備： 石灰石煅燒分解得到氧化鈣和二氧化碳， 氧化鈣用水消化得到石灰 乳。CaCO3 CaO+C2O- QCaO+H 20 Ca(OH)2 + Q2. 鹽水的精制： 鹵水或鹽水用石灰碳銨法和

3、石灰純堿法出去其中雜質(zhì) 鈣、鎂等。Mg 2+ Ca(OH)2 Mg(OH)2 + Ca2+Ca 2+ (NH4) 2CO3 CaCO3 + 2NH4+2+ +Ca 2+ Na2CO3 CaCO3 + Na+3. 鹽水氨化和碳酸化：用精鹽水吸收氨后再碳酸化得到重堿（碳酸氫 鈉）NaCl+NH 3+CO2+H20 NaHCO3+NH4CL+Q4. 重堿（ NaHC3O） 的煅燒：洗滌后的重堿經(jīng)煅燒得到輕質(zhì)純堿。2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H20 - Q5. 蒸餾回收氨：2NH 4CL+ Ca（OH）2 2NH3+CaCL2+2H20 - Q 二、工業(yè)碳酸鈉的成品分析（一）總堿度的

4、測(cè)定 酸堿滴定法堿度的測(cè)定方法很多，主要采用酸堿滴定法。酸堿滴定法中若選 用常用的酸堿指示劑，如甲基橙、酚酞等，往往會(huì)使滴定終點(diǎn)和化學(xué) 計(jì)量點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)，給測(cè)定結(jié)果帶來較大的誤差，因此常采用混合指示 劑溴甲酚綠 - 甲基紅來指示終點(diǎn)，以減少測(cè)定誤差。方法原理 工業(yè)碳酸鈉可以和酸反應(yīng)放出 CO2和H20 Na2CO3+HCL 2NaCL+C2O+H20以溴甲酚綠 - 甲基紅為指示劑，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液顏色由 綠色變?yōu)榘导t色。根據(jù)滴定所消耗的鹽酸的體積和濃度即可求得工業(yè) 碳酸鈉中碳酸鈉的含量。儀器和試劑? 儀器：實(shí)驗(yàn)室中各種玻璃儀器 分析天平、稱量瓶、電爐 試劑：HCL標(biāo)液： 1moL/L溴甲

5、酚綠 -甲基紅為指示劑（ PH=5.1 ）試樣：工業(yè)碳酸鈉產(chǎn)品測(cè)定步驟? 用分析天平準(zhǔn)確稱取已恒重的試樣 1.7克左右，置于 250毫升的錐形瓶 中。? 用 50毫升蒸餾水溶解。? 加10滴溴甲酚綠 - 甲基紅為指示劑，用鹽酸滴定至剛剛變色時(shí)，暫停 滴定，于電爐上加熱 2分鐘，冷卻后繼續(xù)滴定至溶液呈暗紅色為終點(diǎn)。? 平行測(cè)定三次，計(jì)算總堿度，取其平均值。分 析結(jié)果計(jì)算W(Na2CO3)=C(V1-V0)×M(1/2Na2CO3)/(m ×1000)×100% 式中：C- 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度 moL/LV 1- 滴定試樣消耗鹽酸的體積 mLV 0- 空白試驗(yàn)消耗

6、鹽酸的體積 mLm- 稱量試樣的質(zhì)量 gM(1/2Na 2CO3)- 碳酸鈉的摩爾質(zhì)量 g/moL方法討論溴甲酚綠 -甲基紅指示劑是一種常用的指示劑，其變色點(diǎn)在 PH=5.1， 顏色為灰色，其酸式色為酒紅色，堿式色為綠色，變色范圍窄，方法 誤差小。為什么在滴定近終點(diǎn)時(shí)需煮沸溶液后再繼續(xù)滴定， 不這樣做會(huì)對(duì)測(cè)定 結(jié)果有什么影響？ 該測(cè)定中為什么沒有使用甲基橙、酚酞等常用的酸堿指示劑？(二) 產(chǎn)品中雜質(zhì)含量的測(cè)定氯化物含量的測(cè)定 莫爾法1. 測(cè)定原理：? 沉淀滴定法 - 莫爾法( K2CrO4 為指示劑)在含有 CL-的中性溶液中，以 K2CrO4作為指示劑， AgNO3標(biāo)液直接滴定，生成磚紅色

7、沉淀即為終點(diǎn)。? Ag+ +CL- AgCL當(dāng)達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后，繼續(xù)滴定，稍過量的 Ag+? Ag +CrO4 Ag 2CrO4 由于AgCL的溶解度小于 Ag2CrO4的溶解度，溶液首先析出 AgCL沉淀，當(dāng) AgCL完全沉 淀后，稍過量的 Ag 與K2CrO4生成磚紅色沉淀指示終點(diǎn)。2. 試劑及儀器：儀器： 玻璃儀器、分析天平、稱量瓶試劑：AgNO3標(biāo)液0.05 moL/L ；K2CrO4試劑；甲基橙指示劑；試樣；碳酸鈣粉 末。硫酸溶液3. 測(cè)定步驟：稱取純堿 2克，精確至 0.0002克，置于 250毫升的錐形瓶中，加 50毫升 水溶解后，加 1滴甲基橙，用硫酸中和至橙色，加少量的碳酸鈣

8、粉末， 加0.5 毫升鉻酸鉀，用硝酸銀滴定至終點(diǎn)。4. 結(jié)果計(jì)算：W(NaCL)=C ×V×M(NaCL)/(m×1000) × 100% 式中：C- 硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度 moL/LV 1- 滴定試樣消耗硝酸銀的體積 mLm- 稱量試樣的質(zhì)量 gM(NaCL)- 碳酸鈉的摩爾質(zhì)量 g/moL5. 方法討論：? 莫爾法直接滴定 CL-、Br- ，不適合測(cè)定 I- 、SCN-。因?yàn)?AgI和AgSCN沉淀強(qiáng)烈吸附I- 、SCN-，使終點(diǎn)過早出現(xiàn)而變色不明顯； 反滴定法測(cè)定 Ag+，應(yīng)充分搖晃錐形瓶， 盡量減少沉淀吸附。? 測(cè)定必須在中性或弱堿性溶液中進(jìn)

9、行，最適宜的 PH范圍為 6.5-10.5 ，如果NH4+存 在，PH在6.5-7.2 。本實(shí)驗(yàn)采用硫酸調(diào)節(jié) PH至甲基橙指示橙色， 溶液PH為4.0 左右， 再加入少量的碳酸鈣粉末，可使溶液 獲得適宜的 PH。? 指示劑 K2CrO4 適量，過多或過少對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響。鐵含量的測(cè)定 鄰菲啰啉分光光度法試樣溶解于鹽酸中，用鹽酸羥胺還原溶液中的鐵，在 pH=2-9 條件 下，二價(jià)鐵離子與鄰二氮菲反應(yīng)生成橙色配位化合物，在 510nm 處 測(cè)其吸光度。其具體內(nèi)容見第二章水質(zhì)分析中第二節(jié)工業(yè)用水分析之五 - 總 鐵含量的測(cè)定。硫酸鹽含量的測(cè)定 重量法方法原理： 在待測(cè)溶液中加入過量的 BaCL2溶液，

10、使 SO42-全部生成 BaSO4沉淀2-Ba+SO 4 = BaSO4 過濾、洗滌、干燥后，稱量沉淀的質(zhì)量，利用稱量所獲得的質(zhì)量即 可計(jì)算的含量。（三 ）燒失量的測(cè)定 重量法方法原理：將試樣于 950灼燒，根據(jù)失去的質(zhì)量多少即可計(jì)算出燒失來量。測(cè)定步驟：稱取約 2克的試樣，精確至 0.0001克，至于預(yù)先已灼燒至恒重的瓷坩堝內(nèi)，移入 烘箱，從低到高逐漸升溫至 250-270 下加熱 30分鐘。取出坩堝，稍冷后，置于 干燥器中冷卻 30分鐘，稱量，重復(fù)灼燒 20分鐘，直至恒重。結(jié)果計(jì)算：W=（m1-m2）/m ×100%式中：m 1- 灼燒前試樣和坩堝的質(zhì)量 g m 2 - 灼燒后試

11、樣和坩堝的質(zhì)量 g m-試樣的質(zhì)量 g（四）水不溶物含量的測(cè)定 重量法方法原理：用水溶解樣品，將不溶物濾出， 用水洗滌殘?jiān)?，使之與樣品完全分離， 烘干后用分析天平稱出不溶物的質(zhì)量，結(jié)果計(jì)算：W=m 1/ m×（ 100-W0）/100 × 100% 式中：W 0- 按燒失量測(cè)定方法測(cè)得的燒失量。 %m 1 - 水不溶物的質(zhì)量 gm-試樣的質(zhì)量 g第三節(jié) 雙氧水生產(chǎn)工藝分析? 雙氧水的專業(yè)名詞叫過氧化氫 （H2O2） ，是一種強(qiáng)氧化劑。在食品工業(yè)中，過氧化 氫主要用于軟包裝紙的消毒、罐頭廠的消毒、奶和奶制品殺菌、面包發(fā)酵、食品 纖維的脫色等，同時(shí)也用作生產(chǎn)加工助劑。此外，在飲

12、用水處理、紡織品漂白、 造紙工業(yè)、醫(yī)學(xué)工業(yè)以及家用洗滌劑制造等領(lǐng)域， 雙氧水也都發(fā)揮著重要的作用。? 工業(yè)制取過氧化氫通常用電解硫酸氫銨飽和溶液或乙基蒽醌法制造 , 乙基蒽醌法目前最廣泛使用的。國(guó)內(nèi)共有 60多家生產(chǎn)雙氧水的企業(yè)，年產(chǎn)生產(chǎn)能力可達(dá) 93萬 噸/ 年。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介乙基蒽醌法 ：2-乙基蒽醌 +H2=2-乙基-9,10- 蒽二酚（鈀催化） 2-乙基-9,10- 蒽二酚+O2=2-乙基蒽醌 +H2O2 總反應(yīng)H2+O2=H2O2（2- 乙基蒽醌、鈀催化） 蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的工藝過程如下（分五步）1. 工作液的氫化： 以2- 乙基蒽醌為載體， 以重芳烴及磷酸三辛酯為混合溶劑組成的 工作

13、液，與氫氣進(jìn)行氫化得到氫蒽醌溶液（氫化液）2. 氫化液的氧化：氫化液氧化，氫蒽醌回到原來的蒽醌，析出過氧化氫。3. 萃取氧化液中的過氧化氫：用純水萃取氧化液中的過氧化氫。4. 過氧化氫的凈化：用重芳烴再萃取，出去粗過氧化氫中的有機(jī)物。5. 工作液的后處理：用碳酸鉀中和工作液中的酸性氧化物，除去水分，分解多余的 過氧化氫。（一 ） 過氧 化氫含 量 的測(cè)定 氧化還原 滴定 法? 方法原理： 在酸性介質(zhì)中，過氧化氫與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)高錳酸 鉀的消耗量計(jì)算過氧化氫的 含量。5H 2O2+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2（g）+8H20? 結(jié)果計(jì)算：W（H 2

14、O2）=C×V× 0.01701/m ×100% 式中：C- 高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度 moL/LV- 滴定試樣消耗高錳酸鉀的體積 mL m- 過氧化氫試樣的質(zhì)量 g0.01701-1.00mL 高錳酸鉀溶液相當(dāng)于過氧化氫 的質(zhì)量。（二）產(chǎn)品中雜質(zhì)含量的測(cè)定游離酸含量的測(cè)定雙氧水在生產(chǎn)過程中， 必須控制一定的酸度， 以增加雙氧水的穩(wěn)定性， 避免雙氧水發(fā)生分解，造成分解。游離酸的測(cè)定采用酸堿滴定法。? 方法原理：以甲基紅 - 亞甲基藍(lán)為指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣中的游離 酸發(fā)生中和反應(yīng)，從而測(cè)定試樣中游離酸的含量。? 結(jié)果計(jì)算：W(H 2SO4)=C

15、5;V×0.04904/m × 100% 式中：C- 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度 moL/L V- 滴定試樣消耗氫氧化鈉的體積 mL m- 過氧化氫試樣的質(zhì)量 g0.04904-1.00mL 氫氧化鈉溶液相當(dāng)于硫酸 的質(zhì)量。不揮發(fā)物的測(cè)定? 方法原理： 在一定溫度下，將一定量試樣在水浴上蒸發(fā)，再烘干至恒重，從而 測(cè)定不揮發(fā)物的的含量。? 結(jié)果計(jì)算：W=m 1/m× 100%式中：m 1 - 水不溶物的質(zhì)量 gm- 試樣的質(zhì)量 g(三) 穩(wěn)定度的測(cè)定 過氧化氫在中性貨弱堿性條件下不穩(wěn)定，其穩(wěn)定程度還受溫度、雜質(zhì)成分和含量 等其它因素的影響，給使用和保存過程帶來很多的

16、不便，因此對(duì)雙氧水穩(wěn)定程度 有一定的要求。其測(cè)定方法如下：? 方法原理： 把一定量的試樣置于沸水浴中，加熱一段時(shí)間，冷卻后，加水至一定的體積，然 后測(cè)定過氧化氫的含量。其穩(wěn)定度用加熱后的含量占加熱前的含量百分比來表 示。? 結(jié)果計(jì)算：W=B/A × 100%式中：B - 加熱后過氧化氫的含量 %A-加熱前過氧化氫的含量 %? 方法討論：? 50 毫升刻度的硬質(zhì)玻璃瓶和燒杯的處理方法：用水充分洗滌后，注滿 10%的氫氧 化鈉溶液，放置一小時(shí)，再用水、充分洗滌后， 注滿30%的硝酸溶液， 放置3小時(shí)， 然后用蒸餾水充分洗凈，最后用過氧化氫試樣洗凈。? 雙氧水在保存過程中需添加一定數(shù)量的穩(wěn)

17、定劑， 它的存在會(huì)對(duì)雙氧水的穩(wěn)定度的 測(cè)定產(chǎn)生影響。（四）總碳的測(cè)定總碳的測(cè)定采用紅外氣體分析儀進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定原理： 試樣中的有機(jī)碳和無機(jī)碳在催化劑三氧化二鉻和鈀石棉的作用下， 在900氧氣流 中被氧化為二氧化碳，用紅外線氣體分析儀測(cè)定出試樣總碳含量。測(cè)定步驟：催化劑的制備 取數(shù)克三氧化二鉻于瓷蒸發(fā)皿中，用少量的二次蒸餾水浸濕，將粉狀的三氧化二 鉻黏合在一起， 用小型的壓片機(jī)成型， 然后粉碎成 3-4NM的不規(guī)則顆粒， 于900 下焙燒，放入干燥器填裝石英管：按照儀器說明， 將干燥潔凈的石英碎片、 三氧化二鉻催化劑、 鈀石棉依此， 要添裝 緊密、均勻。最后將與石英管直徑大小相同的硅橡膠墊塞好，

18、 并用細(xì)鐵絲固定好， 以防高溫下氣體壓力巨增而彈出。將裝好的石英管放入管式電爐內(nèi)。 碳標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備：準(zhǔn)確稱取 2.125克在110下干燥 2小時(shí)的苯二甲酸氫鉀，置于 1000毫升的容量瓶 中，用不含二氧化碳的水稀釋至刻度，用移液管移取上述溶液 0、5、12.5 、25、 37毫升分別置于 5個(gè)50毫升的容量瓶中定容， 即可得到 0、100、250、500、750MG/L 的碳標(biāo)準(zhǔn)溶液。測(cè)定? 開啟儀器，控制氧氣流速為 200ML/MIN，穩(wěn)定 4-5 小時(shí)，使儀器處于工作狀態(tài)。 ? 開啟半導(dǎo)體冷阱的冷卻水和電源，控制冷阱溫度在 -15 -12 范圍之內(nèi)。 ? 開啟管式電阻爐，溫度恒定在 90

19、0 ? 工作曲線的繪制： 用微量注射器刺過硅橡膠墊向石英管內(nèi)注入 15微升的碳標(biāo)準(zhǔn)溶 液，得到與碳標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)的峰值，以碳含量為橫坐標(biāo)，峰值為縱坐標(biāo)，繪制工 作曲線。? 試樣中總碳的測(cè)定：用微量注射器將 15微升的試樣注入石英管中，儀器顯示出響 應(yīng)的峰值，在工作曲線上查出總碳含量。結(jié)果計(jì)算： 總碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可用下式計(jì)算：W(C)=T ×10-3 / p ×100% 式中：T- 試樣測(cè)定顯示的峰值在工作曲線上查出的 總碳量， /Lp- 試樣的密度 ， g/mL第四節(jié) 硝酸生產(chǎn)工藝分析純硝酸是無色油狀液體 , 開蓋時(shí)有煙霧 , 揮發(fā)性酸 . M.p. -42, b.p. 83.

20、 密度 : 1.5 g/cm3, 與水任意比互溶 .硝酸具有強(qiáng)腐蝕性， 能嚴(yán)重?fù)p傷金屬、 橡膠和肌膚。硝酸不穩(wěn)定， 遇光或熱分解 : 4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O氨催化氧化法硝酸是化學(xué)工業(yè)中重要的產(chǎn)品之一， 廣泛用于肥料工業(yè)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)。 目前， 工業(yè)硝酸的生產(chǎn)均以氨為原料，采用催化氧化法；濃硝酸的生產(chǎn)方法有將稀硝酸 濃縮的間接法，利用氧化物、氧和水合成的直接法，以及直接精餾法。一、硝酸的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介1. 氨催化氧化：氨被氧化為一氧化氮。4NH3+5O2=4N0+6H204NH3+4O2=2N20+6H202.4NH3+3O2=2N2+6H202NO+O2=2NO2NO+

21、NO2=N2O32NO2=N2O4氧化二氮和四氧化二氮3. 氮氧化物的吸收：除一氧化氮外的氮氧化物氣體被水吸收生成硝酸。2NO 2+H2O=HN3O+HNO2N2O4+H2O=HN3O+HNO2N2O3 +H2O=2HN2O二、工業(yè)濃硝酸的成品分析硝酸含量的測(cè)定 酸堿滴定法一、方法原理將樣品加入過量的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液中，在甲基橙存在的情況下，用硫酸 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液返滴定。二、結(jié)果計(jì)算(c1V1 c2V2 ) M% 1 1 2 2 100 1.34w1 1.29w2m 1000m 試樣的質(zhì)量M 硝酸的摩爾質(zhì)量的數(shù)值w1 硝酸中亞硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w2 硝酸中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.34 將亞硝酸換算為硝

22、酸的系數(shù)1.29 將硫酸換算為硝酸的系數(shù)三、方法討論( 1)因硝酸具有揮發(fā)性， 故采用安瓿球取樣， 并采取返滴定的滴定方式， 以保證分 析的準(zhǔn)確性。( 2)樣品加入到過量的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液中時(shí)， 不但 HNO被3 NaOH吸收，而且硝 酸中的HNO和3 H2SO也4被NaOH吸收，因此在結(jié)果中要減去 HNO和3 H2SO消4耗NaOH的 量。(3) 該測(cè)定中選用甲基橙作為指示劑，而沒有選用酚酞，這樣可以減少 CO2的影響。 若選用酚酞作指示劑，雖然其變色范圍也部分地落入滴定的突躍范圍內(nèi)，但由于 終點(diǎn)是CO2也被滴定到 HCO3-,多消耗了標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，使分析結(jié)果偏高；用甲基 橙作指示劑時(shí)，終點(diǎn)時(shí) CO2未被滴定，故 CO2影響很小。雜質(zhì)含量的測(cè)定1. 亞硝酸含量的測(cè)定：試樣用過量高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液氧化亞硝酸為硝酸鹽，再 加入過量硫酸亞鐵銨標(biāo)液，用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的硫酸亞鐵銨標(biāo)液。2. 硫酸含量的測(cè)定：蒸發(fā)試樣后，用甲基紅 - 亞甲基藍(lán)作指示劑，用氫氧化鈉標(biāo) 準(zhǔn)溶液滴定。3. 灼燒殘?jiān)臏y(cè)定：試樣蒸發(fā)后，殘?jiān)?jīng)高溫灼燒后稱重。第