【论文】甲基磺酸的制备及反应条件的考察

摘 要
甲基磺酸（MSA）是一种有机强酸，溶于水、乙醇、乙醚，微溶于苯、甲苯。

可用作酯化催化剂、烷化剂，以及用于氧化反应。

近几年，MSA在电镀工业中应有越来越广泛，由于MSA危害相对较少而且废水处理简单，并且可生物降解，不仅在环保方面具有明显的优势，还具有许多其他优良特性，正逐步替代传统的氟硼酸和氟硅酸镀液。

因此，MSA是一种很有发展前途的化工产品。

本论文采用硝酸直接氧化二甲二硫制备甲基磺酸。

采用化学滴定分析方法与离子色谱分析方法分析实中产物，尾气NO通过空气氧化后水吸收或者双氧水直接吸收。

实验中考察了硝酸浓度（30%、60%）、反应温度（50-80℃）和反应时间对甲基磺酸收率的影响。

由研究结果得到最佳反应条件为，硝酸浓度为60%，反应温度60-70℃之间得到的甲基磺酸收率最高，而二甲二硫的转化率均可达到100%。

硝酸氧化二甲二硫过程中硝酸可以循环利用，反应在常压和温度不高的条件下进行，因此该方法具有运行成本低、废物排放少、节能环保的优点，具有很好的工业应用前景。

关键词：甲基磺酸，二甲二硫，氧化合成，滴定分析、离子色
Abstract
MSA is a kind of strong organic acid,，Dissolve in the water,ether,ethyl alcohol ether, tiny dissolve in the benzene,methyl benzene.May serve as the esterification catalyst, the alkylating agent, as well as uses in the oxidizing reaction.In recent years, MSA is use more and more extensinve in the electroplating industry. Since the MSA is little harmful and treated easylily and biodegradable, it is not only in environmental protection has obvious advantages, but also has many other fine features, are gradually replaced Traditional fluoride solution of boric acid and fluorosilicic acid. Therefore, MSA is a promising chemical products.
This paper used nitric acid oxidation of methyl acid dimethyl disulfide. Titration and Ion chromatograph analysis using chemical analysis of the real product, NO exhaust air through absorption of water or hydrogen peroxide after the direct absorption. Experiment inspected the concentration of nitric acid (30%、60%), temperature (50-80 ℃) and reaction time on acid-yield impact. The results from the best conditions for the nitrate concentration of 60%, temperature between 60-70 ℃get the maximum yield of methyl acid, dimethyl disulfide and the conversion rate may reach 100 percent.
Dimethyl disulfide nitric acid oxidation process of nitrate can be recycled, the reaction in atmospheric pressure and low temperature conditions, so the method is running low cost, less waste emission, energy-saving environmental advantages, has good prospects for industrial applications.
Key words：methanesulfonic acid , Oxidation , Dimethyl disulfide, Titration，Ion chromatograph
目 录
第一章 前 言 (1)
第二章 甲基磺酸介绍 (2)
2.1 甲基磺酸制备的方法 (2)
2.2 分析方法 (4)
2.3 产品分离纯化方法 (5)
2.4 甲基磺酸生产的现状和发展方向 (6)
第三章 实验原理和方法 (7)
3.1 实验原理 (7)
3.2 实验装置和试剂 (8)
3.3 实验方法 (11)
第四章 实验结果与讨论 (13)
4.1数据记录 (13)
4.2 数据分析 (13)
4.3 实验的结果分析 (19)
第五章 结论与展望 (1)
5.1 结论 (1)
5.2 对进一步研究的展望 (1)
参 考 文 献 (2)
致 谢 (3)
声 明 (4)
第一章 前 言
甲磺酸(methanesulfonic acid) 又称甲基磺酸，简称MSA, 分子式为CH
4O
3 S，
无色油状液体,熔点20 ℃,沸点为167℃/ 1. 33 k Pa ,比重为1. 4812。

溶于水、醇和醚类,不溶于烷烃、苯和甲苯。

本品可燃，具腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。

遇明火、高热可燃。

受热分解为有毒的甲醛和二氧化硫。

也用于蛋白质水解工艺。

对粘膜、上呼吸道、眼和皮肤有强烈的刺激性。

吸入后，可因喉及支气管的痉挛、炎症、水肿，化学性肺炎或肺水肿而致死。

接触后出现烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。

可致灼伤。

甲基磺酸是重要的有机合成和医药中间体，常作为溶剂、烷基化和脂化试剂应用于有机合成中；另外，它又是理想的整平剂和光亮剂，在过去几年中，甲基磺酸盐电镀液已经应用到锡和锡铅合金电镀上，许多新电镀液性能很大程度上取决于所用的甲基磺酸质量的好坏。

因此，甲基磺酸是一种很有发展前途的化工产品。

甲基磺酸是烷基磺酸系列中相对分子质量最低的产品, 是重要的有机合成中间体。

它易溶于水, 吸湿性强,呈强酸性,主要用作烷基化、酯化反应的催化剂;环化促进剂;它还是电镀工业中常用的电解质和添加剂,甲烷磺酸替代传统的无机酸,可减少污染,改善作业条件,提高产品质量,在无氰电镀液的配方中,甲基磺酸是效果理想的光亮剂和整平剂; 作为有机中间体,还广泛用于医药、农药、皮革等行业。

近年来在医药合成有机合成的酯化、环化、烷基化, 甲基磺酸已被证明是氟硼酸或酚磺酸的越来越流行的替代物,因其具有不可比拟的几个优点:优良的金属盐溶解能力、非氧化性和环保性,其镀液能得到高质量的沉积层,且能在高电流密度下进行高速镀。

新的空气氧化法生产的高纯度甲基磺酸因其不含氯、无色无味,而且具有极低的副反应产物含量,特别适合电子电镀应用。

是一种很有发展前途的化工产品。

目前国内生产甲基磺酸的厂家不多。

只有少量的供应，主要靠进口。

国内外生产甲磺酸的方法已有多种,但各有利弊。

第二章 甲基磺酸介绍
2.1 甲基磺酸制备的方法
合成甲基磺酸主要有化学合成法和电解法。

化学合成法主要有甲基磺酰氯水解法、硫酸二甲脂法、卤甲烷法、醋酸法、甲硫醇法、KSCN合成法，这些传统方法都有共同的缺点：产品分离相对困难，产生的硫酸较多(硫酸的沸点和甲基磺酸相差不多)；另外一方面是带有很大的环境污染(如产物中有HCI)。

电解法是一种较先进的方法，但它对电极的要求很高，比如电极要求采用耐酸性优良的电导体如铂、金等贵金属，而且过程腐蚀性较大，所以此法的生产成本较高。

目前，甲基磺酸常用的制备方法有以下几种：
（1）甲磺酰氯水解法
在每摩尔甲磺酰氯中通入2～3 摩尔的水蒸汽,在125～145 ℃时混合水解15～45 min后蒸馏,即得产品。

使用过热蒸汽能使反应快速进行,同时不会使物料温度升高。

由于水解反应在短时间内完成,最后获得的产品无色,同时不用惰性气体吹扫。

该过程设备需耐高温高压,生产流程较长,工艺复杂,操作条件苛刻,而且有强腐蚀性的HCl生成,因此逐渐为工业生产所淘汰。

（2）二甲基二硫氧化法
采用的氧化剂通常有氧气、双氧水、二甲亚砜、氯气等,反应催化剂因氧化剂不同而不同,如钨酸盐、钼酸盐甚至甲磺酸本身都可作为反应的催化剂。

其中,采用前两者氧化剂由于副产物少、分离精制容易而优于后两者。

由于该法原料二甲基二硫价格昂贵,并易过度氧化成与甲磺酸较难分离的硫酸,故成本较高。

（3）硫酸二甲酯法
向硫酸二甲酯与亚硫酸钠的混合液中,加入碱(如氢氧化钠等) ,控制混合液的pH值在6以上,然后在不低于95℃温度下反应2 h ,反应物用强酸酸化,通过减压蒸馏制得甲磺酸。

加入过量的亚硫酸钠,延长反应时间是为了使硫酸二甲酯的两个甲基都能被利用。

该法原料简单,仅一步反应,具有工业生产潜力。

但产物
中含有大量硫酸,甲磺酸与硫酸沸点又很接近,所以分离困难,且(CH
3)
2
SO
4
作为甲
基化试剂有剧毒。

该法使用的亚硫酸离子也可由亚硫酸钾、亚硫酸铵以及在反应
中形成亚硫酸离子的物质如焦亚硫酸钠等提供。

（4）醋酸法 将醋酸、二氧化硫和氧气的混合物在2. 0MPa 时,采用汞灯、卤灯提供光源,
在波长为240～320 nm(在此波长范围内,SO2 吸附很强) 的光辐照下反应6 h ,
反应物通过两步蒸馏法获得甲磺酸产品。

反应的压力不能太低,压力低时SO2 在
醋酸中的溶解度较低,因此转化率低;温度控制在20～50 ℃下比较有利,温度太
高,副产物增多。

过程中生成的硫酸较多(几乎为甲磺酸量的50 %) ,因此,分离
成本较高。

(5)卤甲烷法
将焦硫酸钠和氢氧化钠的水溶液加热到60 ℃后通入氯甲烷,将压力控制在
1. 8～
2.0MPa ,使氯甲烷液化,发生液- 液反应。

温度超过80 ℃时,会生成一些
副产物,但温度低于70℃,反应速度显著减慢,因此,较优的温度是70～80 ℃,反
应时间为2～20 min ,反应物加入过量的HCl 酸化,通过减压蒸馏可得产品。

实
际上该反应用不同卤烷烃可生产C1～4的低卤离子的烷基磺酸,这时优化的反应
条件会稍有不同,但都能得到卤离子含量低的产品。

(6) 电化学法
Gardner等发明了一种连续电解生产甲磺酸的方法,将甲硫醇或二甲二硫与
盐酸溶液混合置于电解槽中,通入2～5 V 的电流,电流密度约为0. 02～1A/ cm2 ,
通入的电能大约过量0. 5 %～5 % ,混合液的温度控制在75～90 ℃。

实际上,
该发明应用很广泛,可用来生产碳原子数为1～20 的烷基磺酸和烷基磺酰氯,原
料的通式可表示为RSX ,X 可以是H 或R′,理论上R′与R 可以相同也可以不
同,实际操作中最好是相同的支链或直链烷基,也可以是具有如下取代原子或基
团的取代基,如羟基、卤基、氨基、磺酸基等。

而且除盐酸外,理论上也可以采用
其他卤酸。

生产磺酸的电解液中卤化氢的含量是8 % ,温度为70～90 ℃。

当卤
化氢含量为20 %～38 % ,温度为15～40 ℃,生成的产物是磺酰氯。

该法的优点
是产物中无卤化氢生成,因此不存在废液的处理,而且产品中杂质较少。

总收率通
常在90 %或更高。

电流效率通常最少在90 %。

其不足之处是电极要求采用耐酸
性优良的电导体如铂、金等贵金属,而且过程腐蚀性较大。

(7) 甲硫醇法
该过程采用双氧水、氧气等作氧化剂,采用钼酸铝、碱金属钼酸盐、钨酸铝、碱金属钨酸盐作催化剂,催化剂用量为甲硫醇的0. 01 %～1 % ,水作溶剂。

为使反应物及催化剂溶解和便于传输,水应过量,其用量至少为甲硫醇量的5 倍。

特别注意的是,控制双氧水初始滴加速度,使反应在接近溶液沸点的温度下进行。

该工艺每生成2～4 mol 甲磺酸就会有1 mol的硫酸,因此产品中的硫酸根含量较高,从而影响了后继使用;再者甲硫醇为气体,混合物料时需低温条件。

2.2 分析方法
甲磺酸的分析方法有很多种，例如：气相色谱法(GC)、离子色谱法( IC)和非质子溶剂差示滴定法. 这些方法均需购置昂贵的仪器设备或试剂, 而且前处理复杂, 工作条件要求高，适合于一些换也机构。

此外，还可以采用容量滴定测定甲磺酸, 所需仪器简单, 较GC、IC法简便,准确度、重现性好,测定结果相对平均偏差小于0.12% , 适合于甲磺酸的常规分析。

（1）化学滴定法
甲磺酸是强酸, 其酸性与硫酸大体相当, 因此, 也应可以考虑采用酸碱滴定的常规容量分析方法. 目前甲磺酸多采用硫醇或二硫醚的氧化来制取, 由于过度氧化或原料中含杂质硫等原因, 故会生成少量硫酸, 如果直接滴定, 它将会产生干扰, 这是甲磺酸进行容量分析的困难所在。

但因硫酸根与Pb2+ 会生成白色沉淀, 而甲磺酸和Pb2+ 则不会, 故采用NaOH 滴定体系的总酸, 然后在另一份完全相同的试样中加入过量的Pb2+ 标准溶液,
再用EDTA 返滴过量的Pb2+, 从而求出体系中甲磺酸的含量.如采用CH
3SSCH
3
为
原料, 则其中就可能存在有少量二甲三硫(CH
3SSSCH
3
) , 在氧化时
可能发生如下反应:
CH
3SSSCH
3
+ 8H
2
O
2
→ 2CH
3
SO
3
H+ H
2
SO
4
+ 6H
2
O + Q
在往甲磺酸和硫酸共存的体系中加入Pb2+ , 则会发生如下现象:
CH
3SO
3
H+ H
2
SO
4
+ H
2
O + Pb2+(过量) →PbSO
4
↓(白色) + CH
3
SO
3
H+ H
2
O
Pb2+ + N a2y ——〉 Pby+ 2N a+ 故此可得计算公式如下:
CH
2SO
4
= [C
Pb
2+ ·V
Pb
2+ - C
EDTA
·V
EDTA
]/V
被测液
(mo l/L )
C
CH3SO 3H = [C
NaOH
·V
N aOH
- 2CH
2
SO
4
·V
被测液
]/V
被测液
(mo l/L )
（2）离子色谱分析法
用离子色谱对甲基磺酸进行分析。

记住出峰的时间，和硝酸出峰的时间，进行比较。

再用标准甲基磺酸液和硝酸液配置好一定比例的溶液，做标准曲线，对最后产物进行定量分析。

所测的溶液一定要在100ppm级以下。

2.3 产品分离纯化方法
各种各样副反应产物的形成及控制取决于合成的方法。

从电子电镀应用的观点来看值得注意的副反应产物有:硫酸盐、氯化物和其它氯的化合物、可氧化杂质、可还原杂质、重金属离子。

当前甲基磺酸的指标大多数都规定了颜色和浓度或酸含量,而商业供应的大是甲基磺酸为70 %的水溶液。

在所有工艺中都会因各种原材料的氧化而产生酸盐,必须将其从最终产品中除去,蒸馏是最有效的办法,可以使残留硫酸盐含量低于20 mg/ L。

氯化物和其它氯化合物是由甲基硫醇或二甲基二硫醇和氯气氧化产生的,虽然可通过脱除的办法使氢氯酸的残留量低于10 mg/ L ,但通过氯氧化法所生成的氯化合物含量可能高达每升几百毫克,而且大部分是氯甲基磺酸。

可氧化杂质大多数由有机硫化合物组成,包括硫代甲基磺酸盐和二甲基亚硫酸盐等,很多是致癌物质,且都可以通过高锰酸钾溶液滴定定量检测。

可还原杂质也会带来问题,但这些化合物很难定量,最简单的方法是鉴别产品在还原条件下的外观与气味 。

纯的甲基磺酸应是无色无味的。

甲基磺酸的重金属含量取决于生产工厂所用的原材料。

甲基磺酸能非常有效地溶解重金属盐,从而造成对设备的严重腐蚀,因此,选择合适的设备以及使重金属含量低于
1mg/L 非常重要。

无论水解法还是氧化法得到甲基磺酸溶液都要经过浓缩、精馏等过程, 由于甲基磺酸的沸点较高,一般都采用多级降膜蒸发。

可采用两个降膜蒸发器串联把70 %左右的甲基磺酸减压至99. 5 %以上。

也可采用两步分馏过程把甲基磺酸稀溶液浓缩并且精制:甲基磺酸稀溶液经第一分馏塔在174～180 ℃、26. 66 ～ 53.
32 k Pa 条件下浓缩成92 %～96 % ;进入第二分馏塔在192～200 ℃、1.33～3.99 kPa条件下精馏,含水1.0 %的甲磺酸从分馏塔盘上采出,硫酸及碳化物从塔底排出。

2.4 甲基磺酸生产的现状和发展方向
目前,国内外生产甲磺酸的方法主要是甲磺酰氯水解法和硫酸二甲酯法,但这两种方法均存在不足之处,其他合成方法尚未见工业化报道。

研究者除了对现有工艺完善外,还应着眼开发一种无腐蚀、无污染的合成工艺,如采用新的甲基化试剂,使工艺过程绿色化是未来甲磺酸生产发展的方向。

第三章 实验原理和方法
本实验主要是采用硝酸作为氧化剂氧化二甲二硫的方法来制备甲基磺酸，通过对各种文献的分析，确定反应的条件范围，然后再范围内选定几个点进行实验，对不同条件下的制备的产品分析对比，从而确定出最佳的反应条件。

3.1 实验原理
3.1.1 甲基磺酸的制备
由二甲二硫的氧化法总反应方程如下：
用硝酸作为氧化剂的情况下，总反应可以分为以下几个反应：
CH
3SSCH
3
+ 4 HNO
3
→ 2 CH
3
SO
3
H + H
2
O + 3 NO↑+ NO
2
↑
CH
3SSCH
3
+ 2 HNO
3
→ CH
3
SH + CH
3
SO
3
H + NO↑ + NO
2
↑
CH
3SH + 2 HNO
3
→ CH
3
SO
3
H + 2 NO + H
2
O
H
2O + 3 NO
2
↑→ 2 HNO
3
+ NO↑
由以上几个反应可以看出，二甲二硫不是直接转化为甲基磺酸的，而是生成了甲硫醇这一中间产物。

而且在整个反应中，有大量的氮氧化物产生，其中一氧化氮、二氧化氮都是有害的气体，应该注意尾气的吸收。

在尾气的吸收方面，因为产物中多为氮的一氧化物和二氧化物，二氧化氮是易溶于水的，而一氧化氮则很容易被氧化，利用这一特性，本实验中采用双氧水来吸收尾气。

3.1.2 产品的分析
3.1.2.1化学滴定方法分析
由于二甲二硫和水相不互溶，而且二甲二硫全部转化，因此反应产物中主要组成为甲基磺酸、硝酸、水以及可能含有少量硫酸等其他副产物。

对于硝酸和甲基磺酸目前没有很好的分析方法，酯化过程会产生危险物质，以及鉴于实验室分析条件的限制，因此本实验中采用滴定方法初步分析反应产物。

分析方法为采用过量Fe2+离子消耗掉硝酸，在滴定酸量和另一份中同样样品的总酸量即可得到硝酸和甲基磺酸的含量
在试样溶液中加入过量的Fe2+，由于E
NO3/NO (0.96)大于E
Fe3+/Fe2+
（0.771），试样
中的NO
3
-会与Fe2+发生如下氧化还原反应：
NO
3- + Fe2+ + 4 H + → NO ↑ + 3 Fe3+ + 2 H
2
O
Fe3+ + 3 OH- → Fe（OH）
3
↓
CH
3SO
3
H+ NaOH → CH
3
SO
3
Na + H
2
O
此反应需要在酸性条件下才可以进行，而甲基磺酸是中强酸，所以，本实验利用在产品中加入过量的FeSO
4
，利用Fe2+将产品中的硝酸反应掉后，再利用酸碱中和滴定的方法来测定甲基磺酸的含量。

故此可得计算公式如下:
C
CH3SO 3H = C
NaOH
·V
N aOH
/V
被测液
(mo l/L )
3.1.2.2离子色谱分析
用标准甲基磺酸液体配置好100ppm以下的溶液。

然后通过离子色谱进行走样，分析，测定出甲基磺酸所出峰的时间，然后用标准硝酸溶液配置好100ppm 以下的溶液，通过离子色谱进行走样，分析，测定出硝酸出峰的时间，然后用标准样甲基磺酸和硝酸按不同比例进行配置溶液，然后通过离子色谱仪进行走样，来做出标准曲线，最后对产物进行定量的分析。

所选用的离子色谱仪是792BASIC 离子色谱仪，瑞士Metrohm公司生产出的。

因为里面的离子柱是阴离子柱，所以
只能测阴离子。

淋洗液是Na
2CO
3
和NaHCO
3。

只能测稳定离子，无法分析不稳定的
离子。

3.2 实验装置和试剂 3.2.1 实验装置
1：滴液漏斗；2：冷凝器；3：温度计；4：三口烧瓶；5：水浴加热器；6：烧杯
图3-1 实验装置图
实验器材：
表3-1 实验材料一览表
材料名称规格/数量
量筒100ml/两个
锥形瓶150ml/若干
容量瓶150ml/若干
烧杯 500ml/两个
移液管 5ml/两只
移液管 10ml/一只
三口烧瓶 250ml/1个
吸耳球一个
酸式滴定管一个
碱式滴定管一个
药匙一个
℃一只
温度计100/
玻璃恒温水浴 ZH-2B型一台
万分之一天平一台
3.2.2药品试剂
表3-2 实验试剂一览表
试剂名称说明
二甲二硫分析纯，北京化工厂生产
硝酸分析纯，北京化工厂生产硫酸亚铁铵分析纯，北京化工厂生产
高纯水北京石油化工学院
双氧水分析纯，北京化工厂生产
3.2.3 主要试剂的物化性质
1.二甲基二硫
结构式为CH
3SSCH
3
，淡黄色透明液体,不溶于水,可与乙醇,乙醚,醋酸混溶,
有恶臭.相对密度1. 0625, 沸点109.7,熔点-85 C, 折射率1.5250。

有毒性，接触后可引起头痛、恶心和呕吐。

其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。

与氧化剂能发生强烈反应。

其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。

若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

2．硝酸
纯硝酸是无色透明的发烟液体,一般商品带有微黄色，有刺激性。

相对密度1.5027(25℃)。

沸点83℃(无水）。

68.4%硝酸为恒沸混合物，具有最高沸点121.9℃。

熔点-42℃（70.5%NHO3）。

在-41℃（冰点）时，呈白色雪状晶体。

不稳定，在常温下能分解出红棕色的二氧化氮，光和热能促其分解更快。

溶于水，可以任何比例混合，溶解时放热。

硝酸能导电。

是一价强酸，具有酸类的通性。

硝酸腐蚀性很强，能灼伤皮肤，也能损害粘膜和呼吸道。

与蛋白质接触生成鲜明的黄蛋白酸黄色物质。

4．双氧水
通用名为浓过氧化氢溶液，分子式为H
2O
2
，本品为无色澄明液体，无臭或有
类似臭氧的臭气，遇氧化物或还原物即迅速分解并发生泡沫，遇光易变质。

是重要的氧化剂、漂白剂，消毒剂和脱氯剂。

有强氧化性，虽本不可燃，但分解时产
生的氧气能强烈地助燃，与易燃物、有机物接触后会引起爆炸，撞击、磨擦和震动时有燃烧爆炸的危险。

浓度大于40%的双氧水有腐蚀性。

3.3 实验方法
3.3.1甲基磺酸的制备
按照实验要求，所需的各种浓度为30%、60%的硝酸各250ml。

用量筒量取10-15ml的二甲二硫加入250ml三口烧瓶，然后将三口烧瓶放入恒温水浴中。

在滴液漏斗中加入过量的配置好的硝酸。

按图3.1连接好各实验仪器，开通冷却水。

打开恒温水浴，开通搅拌装置，加热至所需要的温度。

然后慢慢滴加硝酸。

待反应至尾气接受装置中无气体产生时，关闭恒温水浴。

待产物冷却后记录产品的体积，然后将所得的产品移至干净的容量瓶中。

3.3.2 产品的分析
3.3.2.1化学滴定分析方法
由于强酸体系没有好的定量分析方法，本文尝试建立化学滴定分析方法，定量分析硝酸和甲基磺酸的含量，为此先配制已知浓度的甲基磺酸和硝酸的混合溶液，验证滴定方法的可行性：
取10ml 65%的硝酸，10ml 98%的甲基磺酸配置成100ml的标准溶液。

取标准溶液10ml，加入50ml 0.1mol/L的FeSO
4
溶液，然后用1mol/L的NaOH溶液滴定，待有沉淀产生时停止，记录所消耗的NaOH的体积。

取产品10ml，配制成100ml的稀释液。

再取10ml稀释液，放入到烧杯中，然后向烧杯中滴加几滴甲基橙指示剂，因为烧杯中的液体是酸。

所以甲基橙指示剂变色，然后用NaOH对其滴定，等到溶液变色，为滴定终点，记录数据。

所测的数据为混合酸的总量。

取10ml的稀释液，放入到烧杯中，然后向烧杯中加入过量的FeSO
4
溶液。

用干净的玻璃棒，搅拌使HNO
3与FeSO
4
反应，然后用NaOH对混合液进行滴定，
混合液中产生沉淀为滴定终点，并记录数据。

所测的数据为甲基磺酸的量。

混合酸减去甲基磺酸的量，为硝酸的量。

经过标定计算，确立了滴定分析甲基磺酸和硝酸混合物是可行的。

3.3.2.2离子色谱方法分析
离子色谱检测的样品浓度比较低，但可以分析强酸体系，本实验采用792
Basic离子色谱仪（Metrohm公司）来进行分析，该离子色谱仪只能放1个离子柱-ASUPP4-250阴离子分离柱故只能测出阴离子。

淋洗液：NaCO3 和NaHCO3 溶液，所测样品浓度必须是ppm级别的。

ppm是溶液浓度（溶质质量分数）的一种表示方法，ppm表示百万分之一。

对于溶液：即1升水溶液中有1/1000毫升的溶质，则其浓度（溶质质量分数）为1ppm。

分析样品前，先需要制作标准曲线，本实验中，需要确定硝酸和甲基磺酸的标准曲线，用标准样硝酸配置出100ppm以下的标准溶液，然后用针管注射器从配好的标准溶液取出大概5毫升左右的标准硝酸溶液，再向离子色谱仪中注射3毫升的溶液，等待硝酸的出峰时间，并且记录。

用标准样甲基磺酸配置出100ppm 以下的标准溶液，然后用针管注射器从配好的标准溶液取出大概5毫升左右的标准硝酸溶液，再向离子色谱仪中注射3毫升的溶液，等待甲基磺酸的出峰时间，并且记录。

然后配置几个不同ppm的甲基磺酸标准溶液，在配置几个不同浓度的硝酸标准溶液。

将其注入离子色谱仪中进行分析，并用电脑绘制标准曲线。

最后对产品进行定量的分析。

取最后的产品，用取样枪取出2.5ul的最后的产品，放入1000ml的容量瓶，然后将其稀释，最后用针管注射器从中取出5毫升左右。

并向离子色谱仪中注射3ml左右的待测液，做最后的分析并且记录数据。

第四章 实验结果与讨论
4.1数据记录
甲基磺酸的制备
表4-1 甲基磺酸的制备
50℃ 60℃ 70℃ 80℃
二甲二硫/ml 硝酸
/ml
二甲二
硫/ml
硝酸
/ml
二甲二
硫/ml
硝酸
/ml
二甲二
硫/ml
硝酸
/ml
30% 15 80 15 80 15 80 15 80 60% 15 40 15 40 15 40 15 40
表4-2最后产品的体积
体积
30%初始硝酸，50℃ 60ml
30%初始硝酸，60℃ 53ml
30%初始硝酸，70℃ 55ml
30%初始硝酸，80℃ 51ml
60%初始硝酸，50℃ 30ml
60%初始硝酸，60℃ 35ml
60%初始硝酸，70℃ 33ml
60%初始硝酸，80℃ 31ml
4.2 数据分析
4.2.1 二甲二硫转化率
反应结束后，三口烧瓶中并没有出现液相分层的现象，有溶解性可以看出，二甲二硫全部参与反应。

4.2.2 产物的分析
4.2.2.1离子色谱法分析法
图4-1 2号峰为甲基磺酸，所加的硝酸初始浓度30%温度50℃
图4-2 2号峰为甲基磺酸，所加的硝酸初始浓度30%温度60℃
图4-3 4号峰为硝酸，所加的硝酸初始浓度30%温度70℃
图4-4 2号峰为甲基磺酸，所加的硝酸初始浓度30%温度80℃
图4-5 5号峰为硝酸，所加的硝酸初始浓度60%温度50℃
图4-6 4号峰为硝酸，所加的硝酸初始浓度60%温度60℃
图4-7 2号峰为甲基磺酸，所加的硝酸初始浓度60%温度70℃
图4-8 5号峰硝酸，所加的硝酸初始浓度60%温度80℃。