水泥中二氧化碳含量的測(cè)定

　　GB／Tl76-2008《水泥化學(xué)分析方法》中，二氧化碳含量的檢測(cè)主要采用堿石棉吸收重量法，雖然該方法的準(zhǔn)確性比以前的方法有很大的提高，但水泥企業(yè)在應(yīng)用此方法時(shí)存在些操作上的問題，可能會(huì)帶來(lái)一定的誤差。因此，本文主要針對(duì)其操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的討論，以提高該方法測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。

　　1 方法原理

　　用磷酸分解試樣，碳酸鹽分解釋放出的二氧化碳由不含二氧化碳的氣流帶入一系列的U形管，先除去硫化氫和水分，然后被堿石棉吸收，通過(guò)稱量來(lái)確定二氧化碳的含量。

　　2 測(cè)定裝置

　　測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　1 吸收塔：內(nèi)裝鈉石灰或堿石棉；2U形管：內(nèi)裝堿石棉；3緩沖瓶；4反應(yīng)瓶：100mL；

　　5分液漏斗；6.電爐；7.球形冷凝管；8．洗氣瓶：內(nèi)裝濃硫酸；9.U形管：內(nèi)裝硫化氫吸收劑；10.U形管：內(nèi)裝水分吸收劑；11、12.U形管：內(nèi)裝堿石板和水分吸收劑；13.U形管：內(nèi)裝鈉石灰或堿石棉

　　其工作流程及工作原理如下：

　　1)抽氣：本裝置在抽氣的最后部分安裝一個(gè)適宜的抽氣泵和一個(gè)可調(diào)氣體流量的玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，以氣體通過(guò)裝置均勻流動(dòng)。

　　2)空氣凈化：進(jìn)入裝置的氣體先通過(guò)裝鈉石灰（二氧化碳吸收劑)的吸收塔l和裝堿石棉的u形管2，除去其中的二氧化碳。

　　3)酸分解反應(yīng)：反應(yīng)瓶4中裝入樣品。濃磷酸通過(guò)分液漏斗5加入到反應(yīng)瓶中，樣品中的碳酸鹽被酸分解成二氧化碳。反應(yīng)瓶底部用電爐加熱，促使碳酸鹽分解反應(yīng)進(jìn)行完全。

　　4)氣體的凈化：反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳隨同凈化的空氣通過(guò)球形冷凝管7，其中的水分大部分被冷凝下來(lái)。接著，氣體進(jìn)入含濃硫酸的洗氣瓶8，進(jìn)一步除去其中的水分。最后，通過(guò)含硫化氫吸收劑的U形管9和水分吸收劑的U形管l0，氣體中的硫化氫和水分被除去。

　　5)二氧化碳的定量吸收：凈化后的氣體通過(guò)兩個(gè)可以稱量的U形管11和12，內(nèi)各裝3／4堿石棉和1／4水分吸收劑。對(duì)氣體流向而言，二氧化碳吸收劑裝在水分吸收劑之前。反應(yīng)小成的二氧化碳在U形管11和12中被定量吸收，稱最后根據(jù)U形管增加的質(zhì)量，計(jì)算試樣中二氧化碳的含量。

　　6)保護(hù)：U形管l3內(nèi)裝鈉石灰或二氧化碳吸收劑，以防止空氣中的二氧化碳和水分從后面進(jìn)入U(xiǎn)形管12中。U形管l3的后端接流量計(jì)和抽氣泵。

　　3  裝置氣密性檢查

　　將進(jìn)氣口處的橡膠管用止水夾夾住，關(guān)閉分液漏斗5的活塞，接通各U形管的活塞，打開電源開關(guān)和氣泵開關(guān)，調(diào)節(jié)氣體流速為60～100 mL/min左右。經(jīng)1～3  min后，洗氣瓶8中氣泡明顯減少(每分鐘不超過(guò)2個(gè)氣泡時(shí))，即達(dá)到氣密性要求。否則，檢查各活塞處是否緊密接觸，必要時(shí)涂以薄層凡士林；檢查各接火處是否連接良好，橡膠管是否老化。

　　4  試樣的測(cè)定步驟

　　1)除去裝置中的一氧化碳和水分

　　每次測(cè)定前，將一個(gè)空的反應(yīng)瓶連接到裝置上，連通U形管9-13，U形管的磨口塞都置于開的位置。打開電源開關(guān)和氣泵開關(guān)，加熱調(diào)節(jié)旋鈕置于關(guān)的位置，控制氣體流速約為50～100mL／min(每秒3～5個(gè)氣泡)，通氣30min以上。

　　2)恒量U形管11和12

　　關(guān)閉抽氣泵開關(guān)和U形管l0～13的磨口塞，取下U形管11和12放在平盤上，在天平室恒溫10min，然后分別稱量。重復(fù)此操作，再通氣10min，取下，恒溫，稱量，直至每個(gè)管子連續(xù)二次稱量結(jié)果之差不超過(guò)0．001 0g為止，以最后次稱量值為準(zhǔn)。如果U形管11和l2的質(zhì)量變化連續(xù)超過(guò)0．001 0g，更換U形管9和10。

　　3)測(cè)定試樣

　　稱取約1g試樣，精確至0．000 1g，置于干燥的100mL反應(yīng)瓶中。

　　將反應(yīng)瓶和已稱量的U形管11和l2連接到測(cè)定裝置上。打開電源開關(guān)、氣泵開關(guān)和計(jì)時(shí)開關(guān)，控制氣體流速約為50～100mL/min。加入20mL濃磷酸到分液漏斗5中，小心旋開分液漏斗活塞，使磷酸滴入反應(yīng)瓶4中，并留少許磷酸在漏斗中起液封作用，關(guān)閉活塞。打開電爐的加熱調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)節(jié)至電爐趁呈暗紅色，加熱約5min使反應(yīng)瓶中的液體至沸，并繼續(xù)加熱微沸5min，關(guān)閉電爐，并繼續(xù)通氣25min。

　　關(guān)閉氣泵開關(guān)和計(jì)時(shí)開關(guān)，關(guān)閉U形管l0～13的磨口塞。取下U形管11和12放在平盤上，在天平室恒溫10min，然后分別稱量。用每根U形箭增加的質(zhì)量計(jì)算水泥中二氧化碳的含量。

　　如果u形管l2的質(zhì)量變化小于0．0005g，計(jì)算時(shí)忽略。實(shí)際上二氧化碳應(yīng)全部被u形管11吸收。如果U形管l2的質(zhì)最變化連續(xù)超過(guò)0 001 0g,應(yīng)更換u形管11，并重新開始試驗(yàn)。

　　4)空白試驗(yàn)

　　同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。除不加入試料之外，采用完全相同的分析步驟，取相同量的試劑進(jìn)行試驗(yàn)。計(jì)算時(shí)從測(cè)定結(jié)果中扣除空白試驗(yàn)值。

　　5)連續(xù)測(cè)定和反應(yīng)瓶的處理

　　待一個(gè)測(cè)定結(jié)束后，取下反應(yīng)瓶，裝上另一個(gè)盛裝試料的反應(yīng)瓶繼續(xù)下一個(gè)樣品的測(cè)定；將測(cè)定后反應(yīng)瓶中的殘余物倒出，洗凈反應(yīng)瓶，烘干備用。測(cè)定時(shí)現(xiàn)稱樣，避免稱量好的試樣長(zhǎng)時(shí)間在反應(yīng)瓶中吸收空氣中的二氧化碳。如結(jié)束測(cè)定后，在裝置上裝一個(gè)干燥的空反應(yīng)瓶，關(guān)閉所有的磨口塞。防止空氣中的二氧化碳和水分進(jìn)入測(cè)定裝置中。

　　5  注意事項(xiàng)

　　1)反應(yīng)瓶：用前洗凈、烘干。不要在電爐上高溫加熱，以防反應(yīng)瓶變形。使用一段時(shí)間后，用稀的鹽酸溶液或稀的氫氧化鈉溶液洗滌瓶?jī)?nèi)壁上的殘留物。

　　2)冷凝管：連續(xù)測(cè)定樣品時(shí)，冷凝管上端如有較多水汽凝結(jié)，需更換冷凝管。

　　3)U形管及吸收塔磨口處應(yīng)用濾紙擦干凈，涂以少量薄層凡士林，保證密封效果。凡士林不要漏在u形符表面上，避免u形管的質(zhì)量發(fā)生變化；凡士林不要過(guò)多，以免堵塞進(jìn)出氣孔；反應(yīng)瓶4的磨口處不要涂凡士林，因其系受熱部位，凡士林受熱易碳化。

　　4)U形管和吸收塔每次裝好試劑后，試劑上面以及吸收塔底部進(jìn)氣嘴處放一小團(tuán)棉花，防止試劑流動(dòng)而堵寨進(jìn)出氣孔。

　　5)高氯酸鎂、堿石棉和鈉右灰極易吸水和二氧化碳，在制作此試劑或向干燥管中加入時(shí)要迅速，裝好后要將活塞或磨口關(guān)閉；試劑瓶用后要馬上密封，避免試劑長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣中而失效。

　　6)U形符要輕拿輕放，將要稱量的u形符放在干凈、干燥的瓷盤內(nèi)，防止污染后質(zhì)量發(fā)生變化。

　　7)拆裝U形管11和l2時(shí)，應(yīng)戴手套，防止手上汗液玷污u形管。注意勿對(duì)U形管兩臂向內(nèi)或向外施加過(guò)大壓力，以免彎曲部分?jǐn)嗔选?

　　8)濃硫酸遇水放出大量的熱，往洗氣瓶8中加注濃硫酸時(shí)，瓶中不應(yīng)有水。磨口處不要涂凡士林，以免被濃硫酸碳化。

　　9)在較躍時(shí)間內(nèi)停止使用裝置時(shí)，用止水夾將干燥塔的進(jìn)氣管夾住，將u彤管的磨口塞關(guān)閉，套上一個(gè)空的干燥反應(yīng)瓶，防止空氣中的水分和二氧化碳進(jìn)入裝置中。

　　10)本裝置連接管使用Φ6mm的硅橡膠管，硅橡膠管不易老化，使用壽命長(zhǎng)。

　　6  試劑的更換

　　1)吸收塔1中的鈉石灰為粉紅色顆粒。使用一段時(shí)間后，如有1／2部分粉紅色褪去變?yōu)榈凵虺蔀榉蹱钗?，則應(yīng)更換。

　　2)U彤管2 中的堿石棉為顆粒狀。如左邊的堿石棉有l(wèi)／2粉化且顏色變?yōu)榘咨珪r(shí)，應(yīng)更換。

　　3)在多次測(cè)定硫化物含量較高的樣品(例如礦渣或礦渣水泥樣品)后，洗氣瓶8中的濃硫酸會(huì)逐漸渾濁。在使用一段時(shí)間后，如沉淀物過(guò)多，可酌情更換。

　　4)U形管9左側(cè)支管中的硫化氫吸收劑有1/3變黑后，更換該部分吸收劑。吸收劑顆粒大小要適中。若太粗，則總表面積太小，吸附能力不強(qiáng)，除硫化氫的效果不好；若太細(xì)，則氣體砂易通過(guò)，氣體阻力大，抽氣時(shí)間需延長(zhǎng)。

　　5)如果u形管11和l2的質(zhì)量變化連續(xù)超過(guò)0.001 0g，應(yīng)更換U形管9中的硫化氫吸收劑和U形管l0中的無(wú)水高氯酸鎂。

　　6)在恒量過(guò)程中，如果u形管l2的質(zhì)量變化連續(xù)超過(guò)0.0010g，應(yīng)更換U形管11中的吸收劑，并重新開始試驗(yàn)。

　　7)U形管l3中的鈉右灰粉紅色褪去變?yōu)榈凵珪r(shí)，應(yīng)更換。