库仑滴定法测定煤中全硫含量

一、实验目的

煤中的硫是一种有害元素，尤其是作为燃料时，对硫的含量更有严格要求。动力用煤中的硫变成废气，既会腐蚀设备，又会污染环境，所以煤的硫含量是评价煤质的重要指标之一。

二、基本原理

煤样在1150℃高温和催化剂三氧化钨的作用下，于净化的空气流中完全燃烧分解，样品中各种形态的硫氧化分解如下。

样品中的有机硫+O2→SO2+H2O+CO2+Cl2+…

4Fe S2+11O2→2Fe2O3+8SO2

样品中的硫酸盐+O2→SO2+…

2SO2+O2→2SO3

生成的SO2及少量SO3随净化空气(载气)载入电解池中，与电解池中的水化合生成亚硫酸及少量硫酸，立即被电解池中的碘氧化成硫酸，使溶液中的碘减少而碘离子增加，破坏了电解池中碘 碘化钾电对的电位平衡。指示电极间的信号发生变化，该信号经放大后去控制电解电流，电解产生碘。

电极及电解液反应如下。

电解阳极:2I--2e →I2

电解阴极:2H++2e →H2

I2+H2SO3+H2O →2I-+H2SO4+2H+

随着电解的不断进行，电解液中原有的碘 碘化钾平衡得到恢复，指示电极间信号重新回到零。电解终止。溶液处于平衡态时，指示电极上存在如下可逆平衡。

指示阳极

指示阴极

仪器根据电解生成碘所消耗的电量Q，由法拉第定律计算出试样中全硫量及百分含量。

三、仪器设备和试剂

1.仪器设备

库仑测硫仪由下列部分构成。其主机面板示意图如图4-1所示。

(1)管式高温炉:能加热到1200℃以上并有70mm以上温度可达(1150±10)℃的高温带，附有铂铑铂热电偶测温及控温装置，炉内装有耐温1300℃以上的异径燃烧管。

(2)电解池和电解搅拌器:电解池高120～180mm，容量不少于400m L，内有面积约150mm2的铂电解电极对和面积约为15mm2的铂指示电极对。指示电极响应时间应小于1s，电池搅拌器转速约为500r/min且连续可调。

图4- 1 主机面板示意图

1—炉温显示窗口;2—积分/S%显示窗口;3—电解电流显示窗口;4—功能键区;

5—升温灯显示;6—恒温灯显示;7—降温灯显示;8—打印机

(3)库仑积分器:电解电流在0～350m A范围内积分线性误差应小于±0.1%，配有4～6位数字显示器和打印机。

(4)进样程序控制器:可按指定的程序前进、后退。

(5)空气供应及净化装置:由电磁泵和净化管组成。供气量约为1500m L/min，抽气量约为1000m L/min，净化管内装有氢氧化钠及变色硅胶。

2.试剂和材料

(1)三氧化钨(HG10-1129)。

(2)变色硅胶:工业品。

(3)氢氧化钠(GB/T629):化学纯。

(4)电解液:碘化钾(GB/T1272)、溴化钾(GB/T649)各5.0g，冰乙酸(GB/T676)10m L溶于250～300m L水中。

(5)燃烧舟:装样部分长约60mm，素瓷或刚玉制品，耐温1200℃以上。

四、实验步骤

1.将炉温升到(1150±10)℃，将抽气泵的抽速调到1000m L/min，在供气和抽气条件下，将配好的电解液吸入电解池，开动搅拌器，使搅拌子快速旋转。

2.于瓷舟中称取粒度小于0.2mm的样品(0.05±0.005)g(称准至0.0002g)，在样品上覆盖一层薄薄的三氧化钨。将瓷舟置于石英舟上。按“重量”键，在“P4”提示符下，按相应数字键，显示器上将显示样品质量，按“键入”键后，按“启动”键，即自动进样，进行硫含量的测定。显示器上“mg”指示灯亮，表示显示硫的质量，测定结束后，瓷舟自动退回，并蜂鸣三声，“S%”指示灯亮，显示硫的百分含量(St，ad)并打印结果。

3.实验结束后，按“降温”键，降温，关闭搅拌器，停止电磁泵供气和抽气，放出电解液，用蒸馏水冲洗电解池后，关主机电源，当裂解炉降温至600℃时拔下裂解炉插座。

4.测试数据处理，将St，ad值换算成St，d值，公式为:

五、精密度

库仑滴定法全硫测定的重复性和再现性见表4-1中的规定。

表4- 1 库仑滴定法测定煤中全硫精密度

六、思考题

1.试述煤中硫的不同形态、数量及其分解难易。

2.库仑滴定法的基本原理是什么?

3.抽气流量、煤样推进速度等条件的变化对测定值有何影响?