液氯汽化器中三氯化氮的测定

分析与测试

液氯汽化器中三氯化氮的测定

黎继群

(广东省江门市电化厂,江门529080)

摘要介绍了液氯汽化器中三氯化氮的测定原理、测定方法、测定仪器以及有关注意事项,并验证了该方法的准确性。该方法操作简便快捷,检测范围广,为液氯汽化器中三氯化氮的测定提供了可行的分析方法。

关键词液氯汽化器三氯化氮分析方法

The determination of nitrogen trichloride in liquid

chlorine vaporizer

L i Jiqun

(Jiang men Electrochemical Plant,Guangdong,Jiangmen,529080)

Abstract T he principle,method and instrument for the dertermination of nitrog en trichloride in liquid chlorine vaporizer as w ell as some correlative items for attention are introduced.T he accuracy of this method is verified.T he said method,easy to operate and having a w ie range of detection,provides a fea-sible method to determine the nitrogen trichloride in liquid chlorine vaporizer.

Key words liquid chlorine vaporizer,nitrogen trichloride,analysis method

引言

三氯化氮是一种不稳定的化合物,极易分解成氯气和氮气,并放出大量的热,引起体积的急剧膨胀,因此氯中三氯化氮是一种极其危险的物质,如果积聚到一定浓度,遇光、热、振动等条件就会发生猛烈爆炸。我国氯碱生产厂一直存在着三氯化氮爆炸的隐患,自1996年某氯碱厂首次发生三氯化氮爆炸事故以来,各地相继发生过多次类似事故,造成不少人员的伤亡和国家财产损失,特别是液氯汽化器中的三氯化氮,由于氯中三氯化氮的积聚性,其浓度往往较其它地方高得多,很容易发生爆炸,在生产过程中给操作工带来很大的心理压力。由于没有有效的测定方法,无法根据实际情况采取适当的预防措施。为此我从1993年开始,参照氯中三氯化氮的分析原理,在气氯中三氯化氮含量测定方法的基础上,对添加剂,通氯时间,取样量,比色测定等几个主要方面作了改进,设计了液氯汽化器中三氯化氮的分析方法。

该方法整个测定时间不到1h,检出下限为10-6,检测上限可达到0.5%,样品吸收率大于95%,样品回收率为95.0%~105.0%,变异系数小于5%,经过多年的实践证明,该方法操作简便,整个过程全封闭操作,没有氯和三氯化氮的异味,测定结果准确,给液氯汽化器的具体操作提供了满意的理论依据。1测定方法

111测定原理

液氯汽化后,氯气通过特制的吸收管,其中的三氯化氮和盐酸反应生成氯化铵,然后,在特殊的蒸发装置中又转化为沸点较高的硫酸铵,用纳氏比色法测定铵离子,通过换算得出三氯化氮的量,而氯气可以通过氢氧化钠吸收定量。

4HCl+N Cl3=NH4Cl+3Cl2

2NH4Cl+H2SO4=(NH4)2SO4+2HCl

2K2(HgI4)+4OH-+NH+4

O

Hg

Hg

NH2I+4K++7I-+3H2O 112仪器

玻璃气体吸收管(定制);全封闭盐酸分离器(见图1);具塞比色管(定制)20mL;具塞比色管50mL;分光光度计723型;空气泵(一般用小型金鱼泵代替)。

第10期1999年10月氯碱工业

Chlor-Alkali Industry

No.10

Oct.,1999

113 试剂

本法全部采用无铵水。

1-气体吸收管;2-加热管;3-盐酸分离器;

4-碱洗瓶;5-酸洗气瓶;6-空气泵

图1 全封闭盐酸分离器示意图

盐酸添加剂:在实验室内用浓硫酸处理,0.5mL 硫酸/100mL 盐酸;

铵标准溶液:0.1mg/mL,按GB 602-1988配制,使用前再稀释10倍;

氢氧化钠溶液:20%,用工业碱配制;

酒石酸钾钠溶液:50%,用分析纯试剂配制,并经加热除铵处理;

纳氏试剂:按GB 603-1988配制。114 铵标准曲线的制作

吸取稀释后的铵标准溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0mL 放入50m L 比色管中,加1滴酒石酸钾钠溶液,稀释至50mL,分别加入1mL 纳氏试剂,混匀,10m in 后在分光光度计420nm 波长下使用1cm 比色皿测定吸光度,重复试验多次后,用回归分析法求得标准曲线的直线方程式:

A =k x +b

式中:A )代表样品中铵含量,L g

x )代表吸光度

k )代表曲线斜率,常数b )代表曲线的切距,常数

115 测定步骤11511

采样

1-采样阀门;2-压力表;3-玻璃三通阀(避光处理);4-洗气瓶;5-气体吸收管,精确试验时为两支;6-暗箱;7-洗气瓶;8-水浴杯,必要时增加

图2 采样装置图

按图2流程安装采样程序,缓慢打开阀1,放出少量氯气冲洗管道后,通入内盛250m L 氢氧化钠溶液的洗气瓶4吸收,将三通阀3换向,控制好压力(约100个气泡/min)采样约15m in,氯气通过两个各装有10.0m L 盐酸添加剂的气体吸收管5(注意避光),被装有250mL 氢氧化钠溶液洗气瓶7(温度高时用水浴冷却),根据吸收瓶7在采样前后的称重(精确至

0.1g ),算出采样量。采样量约为10g,如果采样量不够,可延长取样时间。11512 样品的分离

将采好样的气体吸收管5,放入全封闭盐酸分离

器内,开起空气泵和加热装置除去盐酸,操作过程中注意密封,至蒸发近干时取出。

11513 比色测定

取出蒸发近干的气体吸收管5(注意安全防护),加水稀释至20mL 刻度,再取稀释后的样品5.00m L 于50mL 比色管中,加入1滴酒石酸钾钠溶液,加水稀释至刻度,加入1mL 纳氏试剂,混匀,10min 后在分光光度计420nm 波长下,使用1cm 比色皿测定吸光度,同时用试剂空白调零,测定其吸光度,按公式计算样品中的三氯化氮含量:

X (N Cl 3)=

(A 1+A 2)@6.67

m @

520

@10-4

式中:A 1、A 2为前后吸收管的吸光度所对应的

铵含量,L g

m 为样品的质量,g

6.67为铵与三氯化氮的换算因子

2 准确度和精密度

211 样品的吸收率

在试验中,为了验证设计方法的准确性,固采用2支气体吸收管串联采样,由于三氯化氮在盐酸中极易分解吸收,我们同时试验了单管测试,结果表明单管平均吸收率为97.5%(见表1)。如果采用单管吸收,双管对单管的校正值为1.025(100/97.54)。在日常检测过程中,为了方便测试,可采用单管吸收,然后对结果进行校正。

表1

三氯化氮在盐酸中的分解率

样品铵含量/L g

前管前管+

后管前 管吸收率%样品铵含量/L g

前管前管+后管前 管吸收率%1

40.642.296.211143.6146.697.3254.057.095.812141.0143.698.2313.213.597.813172.0174.098.9410.510.798.114168.0168.899.5578.480.497.515209.0212.898.2684.886.498.116215.4224.695.07113.6115.098.817256.3269.895.0898.699.399.318260.9267.097.49122.6127.696.119308.0311.197.310

127.6

131.0

97.4

20

325.0

331.6

98.0

212 标准回收率

在10mL 盐酸添加剂中加入不同含量的铵标准溶液,经分离后在同一条件下比色测定,测得样品回收率在95.0%~105.0%之间(见表2)。

41第10期

1999年10月 黎继群:液氯汽化器中三氯化氮的测定