一种含碘氢碘酸浓度的分析方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种含碘氢碘酸（即碘化氢-碘-水三元溶液，hi-i2-h2o)的浓度分析方 法，属于化学分析技术领域。
【背景技术】
[0002] 含碘氢碘酸料液（即碘化氢-碘-水三元溶液，hi-i2-h2o)的成分分析操作，在日常 实验室分析、热化学碘硫循环分解水制氢工艺，以及氢碘酸生产工艺中都会用到。以热化学 碘硫循环分解水制氢工艺为例，碘硫循环制氢过程中，依靠 Bunsen反应生成的氢碘酸，由于 加入了过量的碘，形成了 ΗΙ-Ι2-Η20物相，准确地测定出ΗΙ-Ι2-Η20中各组分的浓度，对相关 工艺的研究，乃至对现场工艺流程的控制都非常重要。
[0003] 常规的ΗΙ-Ι2-Η20浓度分析方法是滴定法，具体来说是以酸碱滴定法来确定HI的浓 度，而以硫代硫酸钠溶液滴定法，即碘量法来确定1 2的浓度，这样即可获得HI-12-H20中具体 组分及含量(剩余的一个组分，即H 20的含量则可通过物料平衡计算得出）。滴定法虽然具有 样品用量少等优点，但由于物料中12的存在，滴定法的准确度较难保证，这是因为电对Ι 2/Γ 的标准电位既不高也不低，12可做为氧化剂而被中强的还原剂所还原，碘离子也可做为还 原剂而被中强的或强的氧化剂所氧化，因此待测物料的酸碱度、空气中的氧等因素对滴定 过程有较大的干扰，重复性较差，且滴定法需要对所用的滴定液进行预先配制、精确标定和 合理保存，方能得到令人满意的结果，因此存在操作繁琐、过程耗时的缺陷。
[0004] 而另外很重要的一点是，ΗΙ-Ι2-Η20具有较强的挥发性和强烈的腐蚀性，特别是在 加热、加压的操作条件下。可想而知，该液体物料在实际生产线的管道、容器中是非常难以 取样、分析的。由于以上原因，需要针对ηι-ι 2-η20寻找更为合适的浓度分析方法。
[0005] 由Gibbs相律可知，热力学平衡条件下，系统的组分数、相数和自由度数之间的关 系为:F = C-P+2
[0006] 式中:F-体系的自由度数;C-系统的组分数;P-在所选系统中相的数目；
[0007] 其中自由度数F是当系统为平衡状态时，在不改变相的数目情况下，可独立改变的 因素(独立变量，如温度、压力、密度等）的个数，而对于hi-i 2-h2o这一三组分体系，在常压和 给定温度下，
[0008] F = C(3种组分)_P(1相)+0(定温常压，此项值为0)=2
[0009] 自由度数F为2,表明只要确定ΗΙ-Ι2-Η20体系的2个可独立改变的因素（即独立变 量），该体系的所有物化性质(理所当然包括其组成与浓度）即为确定值。因此，可选择较为 容易采集的2个独立变量，通过它们来确定ΗΙ-Ι 2-Η20样品的浓度数据。在ΗΙ-Ι2-Η20溶液众 多的物理化学性质中，密度和粘度这两个变量相互独立，同时又都与溶液的组成密切相关， 当溶液中HI或1 2的含量发生变化时，溶液的密度和粘度会显著变化。因此，密度、粘度可作 为独立变量来确定ΗΙ-Ι2-Η 20的浓度。
[0010] hi-i2-h2o物料的密度和粘度值是较易测定的参数，有多种成熟的方法和仪器可对 其进行测定，如密度值，可采用天平和量筒称量法简单测定，也可用浮子式密度计、比重瓶、 U型管振荡式密度计测定，此还可以有多种在线检测手段，如伽玛射线密度计、在线密度变 送器等，或采用一组压力传感器测定一定高度差物料的压差后，计算得出密度值。而粘度值 可采用旋转式粘度计、超声波式粘度计或毛细管式粘度计进行测定，其中同样包含了很多 种在线粘度测定装置，特别是超声波振动式在线粘度计。
[0011] hi-i2-h2〇物料的密度、浓度是两个互相独立又与溶液组成密切相关的物理量，其 易于检测甚至能够实现同时在线检测的特性，使我们能够通过测定密度、浓度这两个变量 来确定给定压力和温度下的hi-i2-h 2〇物料的浓度，其理论依据如前所述:给定温度、压力条 件下HI -12-H20体系的自由度数为2。而针对HI -12-H20这一液体物料的特性来说，温度的变 化对其密度、粘度有较为明显的影响，而在0.1至1 OMPa的一般工艺条件下，压力对其体积 (即密度)影响很小，对粘度影响也较小，因此在进行密度、粘度测试时，主要考虑温度条件 即可。
[0012] 由以上分析可看出，可以通过测定密度、浓度这两个变量来确定给定压力和温度 下的hi-i2-h2〇物料的浓度。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于提供一种含碘氢碘酸浓度的分析方法，即通过建立数学模型的 方法，取代常规化学滴定分析方法，避免其取样危险、操作繁琐、过程耗时、无法在线检测等 缺点。
[0014] 本发明的技术方案如下：
[0015] -种含碘氢碘酸浓度的分析方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
[0016] 1)配制一系列具有梯度浓度分布的含碘氢碘酸标准样品；
[0017] 2)采用密度测定装置测定各标准样品在同一温度下的密度值；
[0018] 3)采用粘度测定装置测定各标准样品在上述同一温度下的粘度值；
[0019] 4)通过数学拟合，建立含碘氢碘酸的浓度、密度以及粘度三者之间的数学关系式：
[0020] p = ai+bi · x+ci · y (1)
[0021] q = a2+b2 · x+C2 · y+cb · x2+e2 · y2+f · x · y (2)
[0022] 式中:P为含碘氢碘酸的密度值，单位为g/mL;
[0023] η为含碘氢碘酸的粘度值，单位为厘泊；
[0024] X代表物料中HI的浓度，单位为mo 1 /L;
[0025] y代表12的浓度，单位为mol/L;
[0026] &1、131、〇1、 &2、132、(32、(12、62和€为数学拟合过程中得到的参数值；
[0027] 5)采用密度测定装置测定出待测含碘氢碘酸样品的密度值，测定时物料的温度与 测定标准样品密度时物料的温度一致;采用粘度测定装置测定出待测含碘氢碘酸样品的粘 度值，测定时物料的温度与测定标准样品密度时物料的温度一致；
[0028] 6)利用步骤4)中的公式(1)和(2)联立计算出待测含碘氢碘酸样品的浓度。
[0029] 本发明所述的密度测定装置采用天平-量筒、浮子式密度计、比重瓶、U型管振荡式 密度计、伽玛射线密度计、在线密度变送器或压力传感器。
[0030] 本发明所述的粘度测定装置采用旋转式粘度计、超声波式粘度计或毛细管式粘度 计。
[0031] 本发明具有以下优点及突出性效果:本发明由于采用密度值和粘度值作为测定参 数，数据采集方便快捷，分析结果准确，可克服常规滴定分析方法操作繁琐、过程耗时、无法 在线检测等缺点;而且不需要准备和使用任何化学试剂以及化学分析仪器。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合实施例对本发明的含碘氢碘酸浓度的分析方法的【具体实施方式】做进一 步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
[0033] 本发明提出的含碘氢碘酸浓度的分析方法，其具体包括如下步骤：
[0034] 1)配制一系列具有梯度浓度分布的含碘氢碘酸标准样品；
[0035] 2)采用密度测定装置测定各标准样品在同一温度下的密度值，密度测定装置可以 采用天平和量筒、浮子式密度计、比重瓶、U型管振荡式密