摘要：粉煤灰中三氧化硫含量是评定粉煤灰品质的重要指标之一。为了快速准确地测定其含量，分析工作者依据硫化物的相关化学性质，研究了各种测定方法。有碘量法、库仑计分法、荧光分析法和重量法等。其中硫酸钡重量法是传统的直接测量方法，测定结果比较准确，因此将其作为基准法，也是用于仲裁的方法。本文结合实际，重点分析重量法每一个操作步骤及注意问题，提高实验数据的准确性。
关键词：粉煤灰 熔融法 重量法 三氧化硫测定
1 基本原理
粉煤灰较接近粘土质原料的化学成分，我们就引用粘土质原料中SO3的熔融法来处理粉煤灰试样.将其所含硫化物全部转换成可溶性硫酸盐后，用氯化钡溶液沉淀硫酸盐，即采用Ba2+离子将SO42-离子沉淀为BaSO4，沉淀经过滤、洗涤和灼烧后，以硫酸钡形式称量。从而求得S、SO3或SO42-离子含量，测定结果以三氧化硫计。
2 操作流程与分析
2.1 实验具体简要操作流程
从称样开始，经过分解、过滤、陈化、灰化灼烧和称量等步骤即可进行数据处理，具体实验步骤如下:
(1) 称取预先在105℃～110℃烘干2小时的粉煤灰试样0.5g，置于30ml的铂坩埚中，先加1.5g无水碳酸钠与试样充分搅拌，再覆盖1.5g无水碳酸钠。
(2) 将坩埚移至高温炉中逐渐升温至850℃，并恒温半小时。将坩埚取出放冷后，放入已盛有90ml盐酸（1:5）的300ml烧杯中，盖上表面皿.放在电炉上低温加热，待熔融块完全脱落后，用水洗净埚和盖，将烧杯中溶液煮沸后冷却。加2～3滴甲基红指示剂（2g/L），用氨水（1:1）调节溶液呈黄色并过量1～2滴。
(3) 用中速滤纸将分解完全的试样溶液过滤入400ml的烧杯中。加水稀释至约250ml，用盐酸（1:1）中和溶液呈红色再过量10ml，于电炉上加热煮沸。当滤液微沸时，从杯口缓慢逐滴加入10ml热的氯化钡溶液，继续微沸5min以上使沉淀良好地形成，然后在常温处静置12h～24h或温热处静置至少4h，此时溶液体积应保持在约200ml。
(4) 进行第二次过滤，用定量慢速滤纸过滤，滤纸应紧贴在漏斗壁上，可用手指轻轻压紧滤纸，排除滤纸和漏斗之间的气泡使接触密实。过滤过程中注意不要将滤纸弄破，以免发生穿滤现象。
(5) 将滤纸移入已灼烧恒量的坩埚中，于电炉中灰化完全后，放入800℃～950℃的高温炉内灼烧30min，取出坩埚，置于干燥器中冷却至室温，称量。反复灼烧直至恒量。
2.2 实验结果计算过程
计算方法如下：
W(SO3)= m×0.343/M ×100
式中：W (SO3)----三氧化硫的质量分数(%)；
m ----灼烧后沉淀的质量(g)；
M ----试样的质量(g)；
0.343 ----硫酸钡对三氧化硫的换算系数。
2.3该方法的可行性
用该分析方法对粉煤灰标准样品（SO3含量为1.35%）重复测定10次,改进后绝对误差由0.14降低到0.03，标准偏差由0.041降低到0.023，改进后实验结果更加准确并且可靠。
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3操作要求及注意事项
(1) 称取粉煤灰试样前，应将试样放入干燥的烧杯中并搅匀，使所称取的样品具有代表性。
(2) 分解试样时，在铂坩埚内先要将试样和熔剂充分混合，再覆盖一层熔剂，后将坩埚移入高温炉逐渐升温至850℃并恒温半小时，加入盐酸后要仔细搅拌，不得有大块试样存在，以便使试样充分溶解。
(3) 控制溶液酸度在0.25～0.3mol/L左右。
a、在这种酸度下进行沉淀，可防止生成BaCO3、Ba(PO4)2、BaHPO4、Ba(OH)2等沉淀。
b、增加BaSO4的溶解度，以降低相对过饱和度，利于生成大颗粒沉淀。
c、在该酸度下的盐酸溶液中Fe3+、Al3+等离子也不会生成沉淀。
d、同时克服了因Ca2+存在而产生的共沉淀现象。
(4) 晶形沉淀条件：硫酸钡沉淀为晶形沉淀，硫酸钡结晶初生成时比较细小，应按照晶形沉淀条件进行（稀、热、搅、慢、陈），以便获得相对大的晶形沉淀，便于过滤和洗涤。BaSO4是晶形沉淀，为了获得较纯净的BaSO4沉淀，滴加BaCl2溶液时应缓慢的地加入，切不可将10ml BaCl2溶液一次全倒入试验溶液中，否则结果偏高。
(5) 陈化：生成沉淀后不应立即过滤，应对沉淀进行“陈化”处理，即将沉淀连同溶液一起在常温处静置12h～24h或温热处静置至少4h。陈化可使小晶体不断溶解，大晶体不断长大，而且使沉淀变得更加纯净，因为小晶体吸附和包藏的杂质在陈化过程中被排除到溶液中，大晶体总表面积小，吸附的杂质也就减少。
(6) 沉淀经陈化后，需第二次过滤，应选用定量慢速滤纸过滤BaSO4沉淀溶液。因为定量滤纸经过盐酸和氢氟酸处理，蒸馏水洗涤，灼烧后灰分极少可忽略不计；还应注意所用慢速滤纸的质量，防止沉淀穿滤。从烧杯往滤纸上转移沉淀时一定要转移干净，若有沉淀粘附在烧杯壁上，可用带橡皮管的玻璃棒擦洗烧杯。
(7) 用热蒸馏水洗涤沉淀，应坚持“少量多次”的原则，既不能洗涤次数不够，又不能过量洗涤。若洗涤次数少，则会因沉淀不干净而使分析结果偏高；洗涤次数过多，BaSO4沉淀部分溶解，使分析结果偏低。根据经验，一般洗涤7～8次即可，每次洗涤约10ml左右。直至用1%硝酸银溶液检验，无白色AgCl沉淀为止。
(8) 将沉淀连同滤纸放入一恒重的坩埚，斜盖上坩埚盖，置于电炉上，用低温小心烘去水分，待滤纸干燥后再提高温度灰化，使滤纸灰化完全。灰化时特别注意不要使滤纸着火，否则会因气流的强烈流动使沉淀损失。
另外，如有未燃尽的炭存在，灼烧时部分BaSO4沉淀有可能会被还原成BaS，而使分析结果偏低，从而影响测定结果的准确性。在这种情况下，灼烧后的沉淀不是白色，而是暗灰色。如只有少量BaSO4被还原，可敞开坩埚盖，在氧化性气氛中继续灼热一段时间，使BaS重新转化为BaSO4。如BaSO4被还原得较多，最好用1-2滴浓硫酸将沉淀润湿，并小心加热，将过剩的硫酸除去，然后再重新灼烧至恒量. 其反应为：
BaSO4+2C=BaS+2CO2↑
BaS+2O2= BaSO4
(9) 灼烧硫酸钡的温度应控制在800℃～950℃的温度下，若温度过高（如1000℃以上）BaSO4将分解，影响测定，其反应为：
BaSO4=BaO+SO3↑。
沉淀灰化后应放入800℃～950℃高温炉内灼烧30min。反复灼烧的时间应控制在15min左右。沉淀灼烧好后，将坩埚取出放在石棉板或耐火板上，在空气中稍冷后再放入干燥器中。
参考文献：
(1) GB/T176-2008《水泥化学分析方法》
(2) GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》
(3) 刘文长,绍春山.水泥化学检验工及化学分析工[M].北京:中国建材工业出版社，2013.10(183-185)
(4) 马振珠,王雅明,王瑞海.水泥实验室工作手册[M].北京:中国建材工业出版社,2009.1(09-211)
论文作者:詹妮, 杨莉荣, 陈杉
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第10期
论文发表时间:2017/10/26
标签：滤纸论文; 溶液论文; 坩埚论文; 试样论文; 氧化硫论文; 烧杯论文; 陈化论文; 《建筑科技》2017年第10期论文;