一种检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法
【专利摘要】本发明提供了一种检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法，所述方法包括：制备脱硫溶液的样品溶液；使用自动电位滴定仪，用盐酸标准溶液滴定样品溶液，根据电极的电位的突跃，用电位滴定曲线的拐点来判断化学反应等当量点，从而用等式(1)和等式(2)计算出样品溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量。c(K2CO3)＝c(HCl)×V1×138/V------?等式(1)c(KHCO3)＝c(HCl)×(V2-2V1)×100/V--等式(2)根据本发明的检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法，不仅操作简便，而且不需要指示剂，滴定终点的判断不受脱硫溶液的颜色的干扰，测定结果的准确性和稳定性高。
【专利说明】一种检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于脱硫溶液的分析检测的【技术领域】，具体地讲，本发明涉及一种检测脱 硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法。
【背景技术】
[0002] 焦炉煤气净化工艺主要包括冷凝鼓风、硫铵、终冷洗苯、脱硫、硫回收和粗苯蒸馏 等步骤，其中，通常采取以下方法进行脱硫：使来自洗苯塔的煤气进入脱硫塔并且自下而上 地与来自再生塔的贫液（例如，碳酸钾溶液）逆流接触，使得煤气中等酸性气体 被吸收。在脱硫工艺中主要发生以下化学反应：
[0003] k2co3+h2s - khco3+khs
[0004] k2co3+hcn - kcn+khco3
[0005] K2C03+C02+H20 - 2KHC03
[0006] 同时，可在脱硫塔的上段加入NaOH溶液，从而进一步地脱除煤气中的H2S，使得煤 气中的H 2S的含量< 0. 2g/m3。脱硫后的煤气中的一部分送回焦炉和管式炉以加热使用，其 余的送往用户。将吸收了酸性气体的脱硫富液送到蒸馏装置再生单元，经解吸再生后可循 环使用。在脱硫工艺中，脱硫贫液、脱硫富液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量是指导生产操作 的重要指标之一。
[0007] 目前，检测脱硫贫液、脱硫富液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法通常为双指 示剂滴定法，然而该方法的检测结果的准确性和稳定性差，并且存在操作复杂、耗时和消耗 较多的化学试剂的缺陷。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种检测脱硫溶液中 的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法，使用该方法能够简单、准确、快速地检测脱硫溶液中的 碳酸钾和碳酸氢钾的含量。
[0009] 根据本发明，提供了 一种检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法，所 述方法包括：制备脱硫溶液的样品溶液；使用自动电位滴定仪，用盐酸标准溶液滴定样品 溶液，根据电极的电位的突跃，用电位滴定曲线的拐点来判断化学反应等当量点，从而用等 式（1)和等式（2)计算出样品溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量。
[0010] c(K2C03) = c(HCl) XV138/V 等式（1)
[0011] c (KHC03) = c (HC1) X (V2-2V!) X 100/V 等式⑵
[0012] 在等式⑴中，c(K2C03)是样品溶液中的碳酸钾的浓度，c(K 2C03)的单位是g/L， c(HCl)是盐酸标准溶液的浓度，c(HCl)的单位是mol/L，％是至电位滴定曲线的第一拐点 所消耗的盐酸标准溶液的体积，％的单位是ml，V是样品溶液的体积，V的单位是ml。
[0013] 在等式⑵中，c(KHC03)是样品溶液中的碳酸氢钾的浓度，c(KHC0 3)的单位是g/ L，c(HCl)是盐酸标准溶液的浓度，c(HCl)的单位是mol/L，％是至电位滴定曲线的第一拐 点所消耗的盐酸标准溶液的体积，' 的单位是ml，V2是至电位滴定曲线的第二拐点所消耗 的盐酸标准溶液的体积，V2的单位是ml，V是样品溶液的体积，V的单位是ml。
[0014] 根据本发明的一方面，制备所述样品溶液的步骤可以包括：用水将脱硫溶液稀释 6-10 倍。
[0015] 根据本发明的一方面，所述盐酸标准溶液的浓度可以为0. 1000m〇l/L? 0.5000mol/L〇
[0016] 优选地，所述盐酸标准溶液的浓度为0. 2000mol/L。
[0017] 根据本发明的一方面，所述方法还可以包括：设置自动电位滴定仪的第一滴定终 点pH = 8. 3,第一预控点pH = 8. 6,第二预控点pH = 8. 4,第二滴定终点pH = 3. 9,第三预 控点pH = 4. 2,第四预控点pH = 4. 0。
[0018] 根据本发明的一方面，所述方法还可以包括：在用盐酸标准溶液滴定样品溶液之 前，用缓冲溶液标定自动电位滴定仪。
[0019] 根据本发明的一方面，所述缓冲溶液可以为pH为4. 0或6. 864的标准缓冲溶液。
[0020] 因此，根据本发明的示例性实施例的检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量 的方法，不仅操作简便，分析一个样品只需要5?6分钟，而且不需要指示剂，滴定终点的判 断不受脱硫溶液的颜色的干扰，测定结果的准确性和稳定性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是示出了根据本发明的示例性实施例的检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢 钾的含量的方法的电位滴定曲线的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 在现有技术中，通常使用双指示剂滴定法检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的 含量。由于脱硫溶液的颜色深，采用双指示剂滴定法难以判断滴定终点，因而导致测量结果 的准确性和稳定性差，并且该方法操作复杂、耗时且需要使用较多的化学试剂。对此，本发 明提供了一种检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法。
[0023] 以下结合附图和具体实施例对根据本发明的示例性实施例的检测脱硫溶液中的 碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法进行详细说明。
[0024] 根据本发明的示例性实施例的检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方 法包括以下步骤：制备脱硫溶液的样品溶液；使用自动电位滴定仪，用盐酸标准溶液滴定 样品溶液，根据电极的电位的突跃，用电位滴定曲线的拐点来判断化学反应等当量点，从而 用等式（1)和等式（2)计算出样品溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量。
[0025] c(K2C03) = c(HCl) XV138/V 等式（1)
[0026] c (KHC03) = c (HC1) X (V2-2V!) X 100/V 等式⑵
[0027] 在等式⑴中，c(K2C03)是样品溶液中的碳酸钾的浓度，c(K 2C03)的单位是g/L， c(HCl)是盐酸标准溶液的浓度，c(HCl)的单位是mol/L，％是至电位滴定曲线的第一拐点 所消耗的盐酸标准溶液的体积，％的单位是ml，V是样品溶液的体积，V的单位是ml。
[0028] 在等式⑵中，c(KHC03)是样品溶液中的碳酸氢钾的浓度，c(KHC0 3)的单位是g/ L，c(HCl)是盐酸标准溶液的浓度，c(HCl)的单位是mol/L，％是至电位滴定曲线的第一拐 点所消耗的盐酸标准溶液的体积，' 的单位是ml，V2是至电位滴定曲线的第二拐点所消耗 的盐酸标准溶液的体积，V2的单位是ml，V是样品溶液的体积，V的单位是ml。
[0029] 具体地讲，电位滴定法依靠滴定过程中检测电位的变化来确定滴定终点。在滴定 达到终点前后，滴定中的待测离子浓度往往连续变化多个数量级，从而引起电位的突跃。根 据电极的电位的突跃，用电位滴定曲线的拐点来判断化学反应等当量点，通过消耗的滴定 剂的量来计算被测成分的含量。因此，不受待测溶液的颜色的干扰，不需要指示剂，测定结 果的准确性和稳定性高。本发明用盐酸标准溶液作为滴定剂，用电位滴定法来检测脱硫溶 液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量，脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾与盐酸标准溶液发生如 下化学反应：
[0030] K2C03+HC1 = KCI+KHCO3
[0031] KHC03+HC1 = KC1+H20+C02 个
[0032] 图1是示出了根据本发明的示例性实施例的检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢 钾的含量的方法的电位滴定曲线的示意图。如图1所示，根据电极的电位的突跃，利用电位 滴定曲线的拐点来判断化学反应等当量点，电位滴定曲线的第一拐点A和第二拐点B所对 应的横坐标即为上述等式（1)和等式（2)中的％和％。因此，使用上述等式（1)和等式（2) 可以计算出样品溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量，可以避免由于脱硫溶液的颜色较深而 影响滴定终点的判断，从而提高测定结果的准确性和稳定性，而且不需要使用指示剂，操作 简便。
[0033] 根据本发明的示例性实施例，制备样品溶液的步骤可以包括用水将脱硫溶液稀释 6-10倍。因此，可以由以上计算出的样品溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量根据稀释比计 算出脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量。
[0034] 根据本发明的示例性实施例，盐酸标准溶液的浓度可以为0. 1000mol/L? 0· 5000mol/L。优选地，盐酸标准溶液的浓度为0· 2000mol/L。
[0035] 根据本发明的示例性实施例，可以设置自动定位滴定仪的第一滴定终点pH = 8. 3 (即，酚酞终点），第一预控点pH = 8. 6,第二预控点pH = 8. 4,第二滴定终点pH = 3. 9 ( S卩，甲基橙终点），第三预控点pH = 4. 2,第四预控点pH = 4. 0。设置预控点的作用为： 在滴定过程中，当离滴定终点较远时，滴定的速度很快，当到达预控点后，滴定速度会很慢， 因而通过设定预控点来设定预控点到终点的距离，使得测定结果更加准确。
[0036] 根据本发明的示例性实施例，在用盐酸标准溶液滴定样品溶液之前，可以用缓冲 溶液标定自动电位滴定仪。例如，首先可以用pH为6. 864的标准缓冲溶液进行定位，然后 用pH为4. 0的标准缓冲溶液进行定位,再次用pH为6. 864的标准缓冲溶液进行定位，使仪 器显示的数值与该缓冲溶液的pH值一致。
[0037] 下面结合具体示例详细说明根据本发明的检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾 的含量的方法。
[0038] 示例 1 :
[0039] (1)使用的仪器和试剂
[0040] 仪器：ZDJ-4A型自动电位滴定仪，E-201-C-9型pH复合电极。
[0041] 试剂：盐酸标准溶液，c (HC1) = 0· 2000mol/L ;pH为4. 0和6. 864的标准缓冲溶 液。
[0042] (2)标定
[0043] 首先，启动自动电位滴定仪，并预热lOmin以上，使其稳定。
[0044] 然后，用pH为6. 864的标准缓冲溶液进行定位，再用pH为4. 0的标准缓冲溶液进 行定位，再次用pH为6. 864的标准缓冲溶液进行定位，使仪器显示的数值与该缓冲溶液的 pH值一致。
[0045] (3)测定
[0046] 制备样品溶液：用移液管量取5ml脱硫溶液试样置于100ml的烧杯中，加入无 C02 的蒸馏水稀释到30ml，将烧杯置于搅拌台上待测。
[0047] 设置自动电位滴定仪的第一滴定终点pH = 8. 3,第一预控点pH = 8. 6,第二预控 点pH = 8. 4,第二滴定终点pH = 3. 9,第三预控点pH = 4. 2,第四预控点pH = 4. 0,并且设 置搅拌速度120r/min，使得搅拌均匀。然后，用0. 2000mol/L的盐酸标准溶液进行滴定，记 录至第一拐点所消耗的盐酸标准溶液的体积（VJ为6. 71ml和至第二拐点所消耗的盐酸标 准溶液的体积（V2)为17. 79ml。
[0048] (4)计算
[0049] 利用上述等式（1)、等式（2)来计算出样品溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量，并 根据上述稀释比6计算脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量。样品溶液中的碳酸钾和碳 酸氢钾的含量分别被计算为6. 17g/L和2. 91g/L，脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量 分别被计算为37. 02g/L和17. 46g/L。
[0050] 示例 2 ：
[0051] (1)使用的仪器和试剂
[0052] 仪器：ZDJ-4A型自动电位滴定仪，E-201-C-9型pH复合电极。
[0053] 试剂：盐酸标准溶液，c (HC1) = 0. 1000mol/L ;pH为4. 0和6. 864的标准缓冲溶 液。
[0054] (2)标定
[0055] 首先，启动自动电位滴定仪，并预热lOmin以上，使其稳定。
[0056] 然后，用pH为6. 864的标准缓冲溶液进行定位，再用pH为4. 0的标准缓冲溶液进 行定位，再次用pH为6. 864的标准缓冲溶液进行定位，使仪器显示的数值与该缓冲溶液的 pH值一致。
[0057] ⑶测定
[0058] 制备样品溶液：用移液管量取5ml脱硫溶液试样置于100ml的烧杯中，加入无 C02 的蒸馏水稀释到50ml，将烧杯置于搅拌台上待测。
[0059] 设置自动电位滴定仪的第一滴定终点pH = 8. 3,第一预控点pH = 8. 6,第二预控 点pH = 8. 4,第二滴定终点pH = 3. 9,第三预控点pH = 4. 2,第四预控点pH = 4. 0,并且设 置搅拌速度120r/min，使得搅拌均勻。然后，用0. 1000mol/L的盐酸标准溶液进行滴定，记 录至第一拐点所消耗的盐酸标准溶液的体积（VJ为5. 60ml和至第二拐点所消耗的盐酸标 准溶液的体积（V2)为26. 83ml。
[0060] (4)计算
[0061] 利用上述等式（1)、等式（2)来计算出样品溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量，并 根据上述稀释比10计算脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量。样品溶液中的碳酸钾和 碳酸氢钾的含量分别被计算为1. 55g/L和3. 13g/L，脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含 量分别被计算为15. 50g/L和31. 30g/L。
[0062]示例 3 ：
[0063] (1)使用的仪器和试剂
[0064] 仪器：ZDJ-4A型自动电位滴定仪，E-201-C-9型pH复合电极。
[0065] 试剂：盐酸标准溶液，c (HC1) = 0· 5000mol/L ;pH为4. 0和6. 864的标准缓冲溶 液。
[0066] (2)标定
[0067] 首先，启动自动电位滴定仪，并预热lOmin以上，使其稳定。
[0068] 然后，用pH为6. 864的标准缓冲溶液进行定位，再用pH为4. 0的标准缓冲溶液进 行定位，再次用pH为6. 864的标准缓冲溶液进行定位，使仪器显示的数值与该缓冲溶液的 pH值一致。
[0069] ⑶测定
[0070] 制备样品溶液：用移液管量取5ml脱硫溶液试样置于100ml的烧杯中，加入无 C02 的蒸馏水稀释到40ml，将烧杯置于搅拌台上待测。
[0071] 设置自动电位滴定仪的第一滴定终点pH = 8. 3,第一预控点pH = 8. 6,第二预控 点pH = 8. 4,第二滴定终点pH = 3. 9,第三预控点pH = 4. 2,第四预控点pH = 4. 0,并且设 置搅拌速度120r/min，使得搅拌均勻。然后，用0. 5000mol/L的盐酸标准溶液进行滴定，记 录至第一拐点所消耗的盐酸标准溶液的体积（VJ为2. 11ml和至第二拐点所消耗的盐酸标 准溶液的体积（V2)为6. 08ml。
[0072] (4)计算
[0073] 利用上述等式（1)、等式（2)来计算出样品溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量，并 根据上述稀释比8计算脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量。样品溶液中的碳酸钾和碳 酸氢钾的含量分别被计算为3. 64g/L和2. 33g/L，脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量 分别被计算为29. 12g/L和18. 64g/L。
[0074] 示例 4 ：
[0075] 在自动电位滴定仪稳定的条件下，使用100g/L的碳酸钾标准溶液和100g/L的碳 酸氢钾标准溶液对含有碳酸钾和碳酸氢钾的脱硫贫液、脱硫富液进行加标回收率实验，以 检测根据本发明的示例性实施例的检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法的 准确性。
[0076] 下面的表1和表2分别示出了脱硫贫液、脱硫富液的加标回收实验结果。
[0077] 表1脱硫贫液加标回收实验
[0078]
【权利要求】
1. 一种检测脱硫溶液中的碳酸钾和碳酸氢钾的含量的方法，其特征在于，所述方法包 括以下步骤： 制备脱硫溶液的样品溶液； 使用自动电位滴定仪，用盐酸标准溶液滴定样品溶液，根据电极的电位的突跃，用电位 滴定曲线的拐点来判断化学反应等当量点，从而用等式（1)和等式（2)计算出样品溶液中 的碳酸钾和碳酸氢钾的含量， c (K2C03) = c (HC1) X Vi X 138/V 等式（1) c (KHC03) = c (HC1) X (V2-2V!) X 100/V 等式（2) 其中，在等式（1)中，c(K2C03)是样品溶液中的碳酸钾的浓度，c(K2C0 3)的单位是g/L， c(HCl)是盐酸标准溶液的浓度，c(HCl)的单位是mol/L，％是至电位滴定曲线的第一拐点 所消耗的盐酸标准溶液的体积，％的单位是ml，V是样品溶液的体积，V的单位是ml， 其中，在等式（2)中，c(KHC03)是样品溶液中的碳酸氢钾的浓度，c(KHC03)的单位是g/ L，c(HCl)是盐酸标准溶液的浓度，c(HCl)的单位是mol/L，％是至电位滴定曲线的第一拐 点所消耗的盐酸标准溶液的体积，' 的单位是ml，V2是至电位滴定曲线的第二拐点所消耗 的盐酸标准溶液的体积，V2的单位是ml，V是样品溶液的体积，V的单位是ml。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备所述样品溶液的步骤包括：用水将脱 硫溶液稀释6-10倍。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述盐酸标准溶液的浓度为0. lOOOmol/ L ?0· 5000mol/L。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述盐酸标准溶液的浓度为0. 2000mol/ L〇
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：设置自动电位滴定仪的 第一滴定终点pH = 8. 3,第一预控点pH = 8. 6,第二预控点pH = 8. 4,第二滴定终点pH = 3. 9,第三预控点pH = 4. 2,第四预控点pH = 4. 0。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在用盐酸标准溶液滴定 样品溶液之前，用缓冲溶液标定自动电位滴定仪。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述缓冲溶液为pH为4. 0或6. 864的标 准缓冲溶液。
【文档编号】G01N27/42GK104090015SQ201410354607
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】陈学康, 王建明, 李东阳, 陈荣 申请人:攀钢集团西昌钢钒有限公司