粉煤灰中三氧化硫检测的过程及具体操作

李淑芳

（中建八局第二建设有限公司基础设施公司， 山东 济南 250014）

1 粉煤灰概述

粉煤灰包含F 类和C 类，二氧化硅、氧化钙等均是重要的组成成分。粉煤灰在现代工业和建筑领域都取得广泛应用，通过与其它材料的结合可形成胶凝材料，混凝土拌和中该胶凝材料的应用可减少水泥用量，对于混凝土性能的改善、环境的保护具有积极意义[1]。粉煤灰的质量易受到SO3的影响，在SO3含量偏多的情况下易导致混凝土破裂，且破坏了粉煤灰的安定性。现阶段我国对粉煤灰中SO3的含量提出明确的要求，为确保工程质量，使用之前必须检测粉煤灰中SO3的含量。

2 检测方法原理及仪器准备

2.1 检测原理

创造酸性溶液环境，通过适量的氯化钡溶液可达到沉淀硫酸盐的效果，将产生的沉淀依次执行过滤、洗涤和灼烧处理，获取处理后的硫酸钡并称重，检测SO3含量。

2.2 仪器设备和试剂

仪器：高温炉、坩埚、坩埚钳、定量滤纸、电炉

试剂：盐酸溶液：1：1（体积比）

氯化钡溶液：10%（密度）

硝酸银溶液：1%（密度）

由于硝酸银性质的特殊性，其在水中将发生水解现象或在光照条件下发生分解，因此在选取1g 硝酸银溶液并将其溶解在水中后，还需掺入10mL 的浓硝酸，经过稀释处理后再储存于棕色瓶中。

3 试验过程

（1）称取0.5g 试样m1，转入容量为200mL 的烧杯内，向其中掺入40mL 蒸馏水给予持续的搅拌，使试样处于完全分散的状态，随后掺入10mL 盐酸溶液，再次处理压碎后的块状物，转移到电炉上持续加热5min，经冷却后使用中速定量滤纸过滤，将所得样品用热水洗涤10～12 次，此工程中产生的滤液和洗液统一转入400mL 烧杯内，最后加水稀释至250mL。

（2）经过处理的滤液使用电炉加热，观察状态，当表现出微沸现象时则缓慢加入10mL 氯化钡溶液，再次维持微沸状态约3min（视实际情况而定，若未形成沉淀则要延长时间），再放入常温环境中静置12～24h，使溶液体积约200mL。

（3）执行二次过滤处理，此处依然使用慢速定量滤纸，经过处理后使用温水洗涤，当不存在氯离子即可（可使用1%的硝酸盐溶液检验）。

（4）产生的沉淀和滤纸统一转移到瓷坩埚内，将装置放在电炉上，使滤纸完全灰化，在此基础上提高温度并灼烧，具体以800～950℃较为合适，持续时间约30min，再放入干燥器内，当样品的温度下降至室温时即可称量。按上述方法反复烧灼，最终达到恒量状态即可。

式（1）中：ωs3o -三氧化硫的质量分数，%；m2-灼烧后沉淀的质量，g；m1-试样的质量，g；0.343-硫酸钡对三氧化硫的换算系数。

4 试验过程注意事项

4.1 测定条件

（1）粉煤灰的组成中包含一定量的SiO2，此部分处理时选择盐酸溶液试样，但易出现硅酸凝胶析出现象，为解决此问题，在试样经过分解后可使用中速定量滤纸过滤，以达到清除酸不溶物的效果。

（2）调整溶液酸度，以0.25～0.3mol/L 较为合适。①维持此酸度状态后可避免BaCO3、BaHPO4等沉淀物的产生。②适当提高BaSO4的溶解，此举作用在于降低相对过饱和度，可更为快速地产生大颗粒沉淀。③当达到该酸度要求后，Fe3+、Al3+等离子可维持原状而不发生沉淀现象。④可避免Ca2+而导致的共沉淀问题。

（3）从硫酸钡沉淀的性质来看，其指的是一种晶形沉淀，最初以小型结晶为主，在晶形沉淀条件下可以产生较大的晶形沉淀，有助于改善过滤和洗涤效果。

（4）做好沉淀灼烧前的准备工作，即必须将滤纸灰化，若清理不干净容易产生炭粒，后续在BaSO4的灼烧过程中经过还原反应后形成BaS，不利于检测结果的精确性。

（5）控制硫酸钡在灼烧时的温度，较合适的温控区间为800℃950℃，在温度偏高的情况下BaSO4分解加快，影响测定结果。

4.2 测试样品时的注意事项

（1）选择的粉煤灰试样应具有代表性，将其置入干燥的烧杯内给予持续性的搅拌，使其足够均匀。

（2）使用玻璃棒搅散试样，再向其中加入盐酸，不可出现大块试样。

（3）首次过滤使用定量中速滤纸，要求滤纸与漏斗壁形成紧密贴合的关系，通过手指挤压的方式清理气泡。

（4）持续洗涤约10～l2 次，选择蒸馏水，温度控制在80～90℃。

（5）为提高BaSO4沉淀的纯净度，应以合理的方式加入BaC12，全程缓慢加入并持续搅拌，避免氯化钡浓度过大的情况。沉淀发生于热溶液内，较合适的是经过加热处理的BaC12。

（6）沉淀后给予一段静置时间，即“陈化”处理，在常温环境中静置约12～24h，也可转移到温热环境中，时间应≥4h。经过陈化后有助于小晶体的持续溶解并形成大晶体。从溶解度的角度来看，小晶体明显超过大晶体，在相同溶液的条件下，虽然对大晶体为饱和溶液，但对小晶体则是非饱和溶液，此时发生小晶体溶解现象，经一段时间后溶液对小晶体也将转变为饱和溶液，此过程中对大晶体为过饱溶液，从而表现出大晶体析出现象，并持续至饱和状态。而经过上述反应后，溶液对小晶体又回归至原始状态，即不饱和溶液，此条件下小晶体再次发生溶解。按照上述机制循环反应，最终小晶体逐步消失，析出的大晶体量持续增加。显然“陈化”的意义重大，除了加大沉淀颗粒外，还有助于提高沉淀的纯净度，主要原因在于小晶体的杂质可以排除至溶液中，而大晶体特点在于总表面积小，因此该处吸附的杂质总量也较少。

（7）在沉淀后要对BaSO4溶液执行二次过滤处理，选择定量慢速滤纸。沉淀转移至滤纸的过程中需维持足够洁净的状态，针对部分沉淀粘附在烧杯壁的情况应及时清理干净（清理所用的玻璃棒应带有橡皮管）。

（8）产生的沉淀转移到热蒸馏水内洗涤，遵循“少量多次”的原则，严格控制好洗涤次数，否则会对处理效果造成不良影响[2]。若洗涤次数不足易导致沉淀洁净度偏低，分析结果较实际值偏高；若洗涤次数过多将导致沉淀形成小规模的溶解，分析结果较实际值偏低。较合适的是维持7～8 次的洗涤，单次处理量约为10mL，再使用1%硝酸银溶液检验，判断标准是不再产生白色AgC1 沉淀。

（9）沉淀与滤纸统一转移到坩埚中，利用电炉加热处理，维持低温状态以达到烘干水分的效果，当滤纸干燥后在原基础上适当提高温度，确保滤纸可完全灰化。需注意灰化时不可出现滤纸点燃现象，否则在气流的扰动下易导致沉淀飞失。并且，若灰化温度高于正常范围易对BaSO4沉淀的状态造成影响，经还原后形成BaS，最终的分析结果较实际值偏低。选用同一粉煤灰试样，按多种方法试验并记录数据。

5 结束语

本文围绕粉煤灰中SO3含量的检测工作展开探讨，提出了具体方法，试验过程中需要严格遵循规范，以免因杂质等方面的影响而导致检测结果产生偏差。试验中的各类用品都要满足要求，否则也将影响试验结果的精确性。