Вступление
Раствор триоксида серы в серной кислоте называется олеумом. Его широко применяют в промышленности, например для очистки нефтепродуктов, изготовления некоторых красителей, производства взрывоопасных веществ.
В олеуме часть молекул SО3 соединяется с серной кислотой. При этом образуется бисерная кислота Н2S2О7.
Отбор проб технической серной кислоты и олеума
Техническую серную кислоту и олеум отправляют обычно в цистернах или контейнерах. Разовые пробы отбирают через люк емкости при помощи пробоотборника из нержавеющей стали ЭИ-448, прикрепленного к цепи из кислотостойкой стали. Пробоотборник погружают до дна емкости. При этом происходит постепенное и равномерное заполнение пробоотборника жидкостью из разных слоев по высот.
Отбирать пробы можно также из трех мест по высоте жидкости: на расстоянии 0,5 м от дна, из середины и на расстоянии 0,5 м ниже поверхности жидкости в цистерне или контейнере. Если емкость, где хранится серная кислота, очень большая, то отбирают пять проб – в перечисленных точках и в точках, находящихся между верхней и средней и между нижней и средней точками отбора.
Можно также воспользоваться пробоотборником, который позволяет отобрать пробу на определенной глубине. Пробоотборник изготавливают из нержавеющей стали. Металлический стержень просто прикрепляют ко дну. К кольцу стержня прикрепляют цепь или шнур, на котором нанесены метки, отвечающие глубине расположения выбранных точек отбора. К кольцам крышки пробоотборника привязывают второй шнур. На выбранной глубине с помощью второго шнура открывают крышку пробоотборника и забирают жидкость. Отпускают шнур и крышка плотно закрывает пробоотборник отобранную пробу выливают в емкость для составления общей пробы, затем отбирают пробу с другой глубины.
При анализе кислоты из каждой цистерны или другой емкости, отобранную пробу в лаборатории тщательно перемешивают стеклянной палочкой и отбирают среднюю пробу не менее 0,5 л в чистую сухую склянку емкостью 0,5-1 л с хорошо притертой стеклянной пробкой, а для олеума дополнительно со стеклянным колпачком. Если проба отобрана с помощью пробоотборника, то она не подвергается дальнейшей обработке.
Если надо получить среднюю пробу из всей партии, то разовые пробы из всех цистерн или контейнеров, входящих в партию, смешивают в емкости для составления общей пробы, тщательно перемешивают и отбирают среднюю пробу.
При отборе проб серной кислоты или олеума из бочек или бутылей отбирают пробу из 5% мест, но не менее, чем из трех бочек или бутылей при малых партиях. Пробы отбирают стеклянной трубкой, достающей до дна бутылки или бочки. Объем разовой пробы должен быть не менее 100-150 мл. Пробы кислот, орошающих сушильные башни, моногидратные и олеумные абсорберы, отбирают из кислотомеров или из соответствующих сборников. Анализ технической улучшенной аккумуляторной кислот и олеума.
Методы анализа
Определение моногидрата
Содержание моногидрата в кислоте определяют титрованием щелочью
Реактивы
Янтарная кислота (СН2СООН)2.
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой раствор.
Метиловый красный, 1%-ный спиртовой раствор.
Дистиллированная вода, нейтрализованная по метиловому красному.
Едкий натр, 0,5 н раствор. Поправочный коэффициент 0,5 н раствора едкого натра устанавливают по янтарной кислоте следующим образом: 1-1,25 г высушенной при 100˚С до постоянной массы янтарной кислоты взвешивают с точностью до 0,0002 г, растворяют при нагревании в 50 мл воды и в горячем состоянии титруют раствором едкого натра до появления розовой окраски, не исчезающей в течении 1 мин. Поправочный коэффициент вычисляют по формуле:
Где g – навеска янтарной кислоты, г; V – объем раствора едкого натра, израсходованного на титрование, мл; 0,0295 – масса янтарной кислоты, соответствующая 1 мл 0,5 н. раствора едкого натра, г.
Ход определения. Около 5 г кислоты взвешивают в пипетке Лунге – Рея или в бюксе с точностью до 0,0002 г, переносят в мерную колбу емкостью 250 мл, в которую предварительно налито 150 мл воды. После охлаждения до комнатной температуры доводят объем раствора водой до метки и перемешивают. Переносят пипеткой 25 мл раствора в коническую колбу емкостью 250 мл и титруют раствором едкого натра в присутствии метиловго красного до перехода красной окраски раствора в желтую.
Расчет. Содержание моногидрата х (в % масс.) вычисляют по формуле:
Где V – объем 0,5 н. раствора едкого натра, израсходованного на титрование, мл; К – поправочный коэффициент 0,5 н. раствора едкого натра; 0,02452 –масса Н2SO4, соответствующая 1 мл точно 0,5 н. раствора едкого натра, г; g – навеска пробы, г.
Концентрацию кислоты можно определить в меньшей навеске (около 0,5 г) без разбавления или с помощью лабораторных кондуктометров.
Определение свободного серного ангидрида в олеуме
Общее содержание свободного ангидрида в олеуме определяют титрованием щелочью. Содержание свободного серного ангидрида вычисляют по формуле или находят по таблице.
Реактивы
Янтарная кислота (СН2СООН)2.
Фенолфталеин, 1%-ный спиртовой раствор.
Метиловый красный, 1%-ный спиртовой раствор.
Дистиллированная вода, нейтрализованная по метиловому красному.
Едкий натр, 0,5 н раствор. Поправочный коэффициент 0,5 н раствора едкого натра устанавливают по янтарной кислоте следующим образом: 1-1,25 г высушенной при 100˚С до постоянной массы янтарной кислоты взвешивают с точностью до 0,0002 г, растворяют при нагревании в 50 мл воды и в горячем состоянии титруют раствором едкого натра до появления розовой окраски, не исчезающей в течении 1 мин.
Поправочный коэффициент вычисляют по формуле:
Где g – навеска янтарной кислоты, г; V – объем раствора едкого натра, израсходованного на титрование, мл; 0,0295 – масса янтарной кислоты, соответствующая 1 мл 0,5 н. раствора едкого натра, г.
Ход определения. Стеклянную ампулу емкостью 2-3 мл с длинным капилляром взвешивают с точностью до 0,0002 г. Шарик ампулы слегка нагревают и быстро погружают конец капилляра в олеум. Набрав около 1 г олеума наружную поверхность капилляра тщательно запаивают. После охлаждения в эксикаторе ампулу с олеумом взвешивают.
В стеклянную банку емкостью 500 мл наливают около 150 мл воды, помещают несколько стеклянных бусин, опускают взвешенную ампулу с олеумом и плотно закрывают пробкой. Энергичным встряхиванием банки разбивают ампулу и встряхивают ампулу до полного поглощения тумана водой. Кусочки капилляра и ампулы раздавливают стеклянной палочкой. Пробку горло банки и стеклянную палочку ополаскивают водой в ту же банку. Содержимое банки титруют раствором едкого натра в присутствии метилового красного до перехода красной окраски раствора в желтую.
Расчет. Общее содержание серного ангидрида х1 (в % масс.) вычисляют по формуле:
Где 0,02001 – масса SO3, соответствующая 1 мл точно 0,5 н. раствора едкого натра, г; V – объем 0,5 н. раствора едкого натра, израсходованного на титрование, мл; К – поправочный коэффициент 0,5 н. раствора едкого натра; g – навеска пробы, г.
Содержание свободного серного ангидрида х (в % масс.) вычисляют по формуле:
Где 98,08 – молекулярная масса серной кислоты; 18,02 – молекулярная масса воды.
Содержание свободного SO3 можно определять с помощью лабораторных кондуктометров.