烟尘管道粉尘中氯化物的试验方法研究

赵晓敏，段春霞，潘 瑞

(中盐内蒙古化工股份有限公司，内蒙古 乌海 016040)

1 前言

随着企业的发展和工艺的进步,金属钠生产规模逐渐扩大，在2005年前中盐内蒙古化工股份有限公司(以下简称“公司”)两个金属钠生产分厂满负荷运行100台电解槽,后期公司决定扩产,增加72台电解槽,合计172台。随着金属钠下游产品的市场变化,以及单槽产量的提高,受销售量的制约,使得172台电解槽不能全部运行。在原有技术的基础上,只能采取停运少量电解槽的措施缓解压力。而杜邦公司技术采取降电流运行方法来缓解,但无法缓解成本剧增的压力和效益递减的压力。通过技术人员讨论研究,在利用钠抽空电解槽的操作规程基础上,开发二次启动电解槽技术。但在电解氯化钠生产金属钠的过程中，大量的石墨粉尘和电解质粉尘会进入后续的净化、输送、液化、储存、充装等处理工序。车间电解脉冲布袋除尘器和烟尘管道内净化程度的高低直接影响后续设备设施的使用和运行周期，乃至影响液氯产品的市场竞争力。车间电解脉冲布袋除尘器和烟尘管道净化过程中使用布袋除尘器作为主要除尘净化设备，在除尘过程中，布袋除尘器内集聚大量的粉末。为节约成本，将粉尘进行回收再利用，并将此项问题当做一个课题进行实验。如对粉尘进行反复使用，需要对粉尘中组分进行确认及定量检测，以备车间做好回收再利用工作。

2 实验部分

2.1 工作原理

通过定性实验，粉尘中的主要元素为Cl、Ca、Ba、Na，需要对其分别测定。用银量法测定其总氯量，在pH值=11条件下EDTA滴定钙、钡离子含量。根据各元素含量计算出氯化钠、氯化钙、氯化钡的以质量百分数表示的实际含量。

2.2 仪器与设备

自动滴定仪；钙离子选择性电极、氯离子选择性电极；分析天平；直吸管，10 mL；烧杯，200 mL。

2.3 标准溶液、一般溶液

0.1 mol/L硝酸银标准溶液；0.05 mol/L EDTA标准溶液；1+1氨水(NH4OH)；浓硝酸；100 g/L氢氧化钾溶液；王水。

2.4 实验条件

2.4.1 实验条件一，自动滴定仪上参数的设置(滴定氯的设置)

选择模式，METU。体积增量，0.25 mL；滴定速度，最大mL/min；信号漂移，50 mL/min；平衡时间，26 s；启动关闭，暂停，0 s；测定输入，1；温度，25.0 ℃；停止体积，40 mL；冲液速度，最大mL/min；等当点标准，30 mV；标准溶液，AgNO3；搅拌器，金属电极；名称Cl。

2.4.2 实验条件二，自动滴定仪上参数的设置(滴定钙、钡的设置)

选择模式，DET U。

停止条件。停止测量值，关；停止等当点个数，2；等当点后的体积，0.1 mL；停止时间，关；吸液速度，最大mL/min。

开始情况。开始体积，5 mL；暂停，15 s。滴定参数。滴定速度，最优;温度，20 ℃。电位评估。等当点判定标准，7；等当点确认，全部；设定窗口，关。

传感器。测量输入，1；传感器，2；温度测量，关。

配液器。配液器，1；滴定剂，EDTA。

搅拌器。搅拌器，1；搅拌速度，8 r/min。

编辑计算。结果名称，Ca、Ba。

3 实验方法

3.1 总氯含量实验方法

(1)称取约0.2 g±0.000 2 g样品于200 mL烧杯中；

(2)用少量水湿润，加适量浓硝酸溶解(溶解不了，可以换做王水)，如溶解不了需加热，溶解后再加100 g/L氢氧化钾溶液调至中性；

(3)加蒸馏水约为60 mL～70 mL后放入磁针；

(4)将搅拌速度设为3 r/min～4 r/min, 然后小心将电极插入溶液；

(5)选择合适方法，按‘开始’ 键；

(6)将电极提升，用去离子水冲洗电极和滴管尖端，几次测量后可以看见一小的白色沉淀的积聚物，这对测量不会造成影响，如果此积聚物变坚硬, 可以用潮湿的绵纸轻轻擦拭；

(7)将电极装置放在内有去离子水的烧杯中；

(8)硝酸银消耗体积结果记录在原始记录上。

总氯含量计算。以质量百分数的总氯量(以Cl计)按下式(χ1)计算：

式中：χ1——为总氯量，%；m——试样的质量，g；V1——滴定试剂消耗AgNO3体积,mL；C——AgNO3标准溶液的实际浓度,mol/L；0.035 46——与1.00 mL标准AgNO3[CAgNO3=1.000 mol/L]相当，以克表示总氯质量 。

3.2 钙、钡实验方法

(1)称取0.18 g～0.20 g样品移入200 mL烧杯中；

(2)用少量水湿润，加适量浓硝酸溶解(溶解不了，可以换做王水)，如溶解不了加热，溶解后再加100 g/L氢氧化钾溶液调至中性；

(3)在200 mL烧杯中加适量去离子水；

(4)搅拌溶解，溶解后加入1+1氨水10 mL；

(5)搅拌速度设为3 r/min～4 r/min,然后小心将电极插入溶液，用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液进行测定；

(6)选择合适方法，按‘开始’ 键；

(7)将电极提升，用去离子水冲洗电极和滴管尖端；

(8)将电极装置放置在内有去离子水的烧杯中；

(9)将钙钡总消耗体积及钙消耗体积记录在原始记录上。

钙、钡含氯量的计算。以质量百分比表示Ca、Ba含氯量(χ2)按下式计算：

式中：χ2——为Ca、Ba总氯量,%；m——试样的质量，g；V2——标准溶液EDTA的消耗体积,mL；CEDTA——EDTA标准溶液实际浓度，mol/L；0.070 90——与1.00 mL标准EDTA[CEDTA=1.000 mol/L]相当的，以克表示的氯的质量。

氯化钠含量的计算：

以质量百分比表示氯化钠含量(χ3)按下式计算：

χ3=1.648 5×(χ1-χ2)

式中：χ1——为总氯量，%；χ2——为Ca、Ba总氯量，%；1.648 5——为氯换算成NaCl的系数。

氯化钙含量的计算：

以质量百分比表示氯化钙(CaCl2)的含量(χ4)按下式计算：

式中：m——试样的质量，g；V3——EDTA标准溶液的消耗体积,mL；CEDTA——EDTA标准溶液的实际浓度，mol/L；0.111 0——与1.00 mL标准EDTA[CEDTA=1.000 mol/L]相当的，以克表示的氯化钙的质量。

氯化钡含量的计算：

以质量百分数表示氯化钡(BaCl2)含量(χ5)按下式计算：

式中：m——试样的质量g；V2——Ca、Ba消耗EDTA体积,mL；V3——Ca实际消耗EDTA体积,mL；CEDTA——EDTA标准溶液的实际浓度，mol/L；0.208 3——与1.00 mL标准EDTA[CEDTA=1.000 mol/L]相当的，以克表示氯化钡质量。

4 结果与讨论

4.1 结果分析

分别对车间电解脉冲布袋除尘器和烟尘管道内连续5 d取不同5组样品进行实验,结果见表1。

表1 5组电解脉冲布袋除尘器样品的组分含量Tab.1 Component content of 5 groups of electrolytic pulse bag filter samples %

分别对车间烟尘管道内粉尘连续5 d取不同的5组样品进行实验，结果见表2。

表2 5组烟尘管道内粉尘样品的组分含量Tab.2 Component content of dust samples in 5 groups of smoke and dust pipes %

4.2 方法的检出限及测定下限

通过对氯的质量浓度为0.5m g/ L ～ 10m g/ L 的一系列标准进行试验，当氯质量浓度为1.5 mg/L时，自动滴定仪氯的质量浓度测定值相对稳定，因此将氯的质量浓度为 1.5 m g/ L作为“空白溶液”，按选定的工作条件进行 12 次平行测定。取3倍标准偏差为检出限，10 倍检出限为测定下限， 结果见表3。

表3 氯的方法检出限及测定下限Tab.3 Detection limit and determination lower limit of chlorine mg·L-1

4.3 加标回收率试验

在试剂空白溶液中分别加标5%氯化钙和8%氯化钡，按3.2方法，进行加标回收试验，结果列于表4。由表4可知，氯化钙和氯化钡的回收率为102.4% 和99.75 %，说明方法具有较高的准确度。

表4 加标回收率试验结果Tab.4 Test results of spiked recovery %

4.4 精密度试验

取同一份粉尘样品，准确称取质量均为0.2 g的5份样品，按2实验方法进行处理。同一仪器条件下进行分析，计算5份样品检测结果的相对标准偏差，结果列于表5。

表5 精密度试验结果Tab.5 Precision test results %

由表5可知，氯化钙、氯化钡、氯化钠测定结果的相对标准偏差(n=5) 在4.22%～5.53%范围。说明该方法较稳定，重复性好。

通过5 d时间对电解脉冲布袋除尘器和烟尘管道内不同位置粉尘分别进行化验，每个样品中氯化钠、氯化钡、氯化钡三种组分总和接近100%。当氯的质量浓度为1.5 mg/L时，自动滴定仪氯的质量浓度测定值相对稳定，因此将氯的质量浓度为1.5 mg/L作为“空白溶液”，按选定的工作条件进行12次平行测定时，检出限为0.093 mg/L，测定下限为0.93 mg/L。在粉尘样品中分别加标5%的氯化钙和8%氯化钡，稀释定容，进行加标回收试验，氯化钙和氯化钡的回收率为102.4%和99.75%。氯化钙、氯化钡、氯化钠测定结果的相对标准偏差(n=5)在4.22%～5.53%范围。电位滴定法灵敏度高,选择性好,操作简便,结果较好。

5 结束语

通过对电解脉冲布袋除尘器和烟尘管道内粉尘的组分确认及定量分析，有利于车间及时清理粉尘，提高除尘效率，加速回收再利用，既节约了运行成本，又延长后续生产设备使用寿命，节约了清理费用，确保金属钠工艺运行系统安全稳定运行，从安全、经济角度出发，都取得了卓越成效。