水泥中二氧化碳含量的測定

　　GB／Tl76-2008《水泥化學分析方法》中，二氧化碳含量的檢測主要采用堿石棉吸收重量法，雖然該方法的準確性比以前的方法有很大的提高，但水泥企業(yè)在應用此方法時存在些操作上的問題，可能會帶來一定的誤差。因此，本文主要針對其操作要點和注意事項進行了詳細的討論，以提高該方法測定結果的準確度和精密度。

　　1 方法原理

　　用磷酸分解試樣，碳酸鹽分解釋放出的二氧化碳由不含二氧化碳的氣流帶入一系列的U形管，先除去硫化氫和水分，然后被堿石棉吸收，通過稱量來確定二氧化碳的含量。

　　2 測定裝置

　　測定裝置結構如圖1所示。

　　1 吸收塔：內裝鈉石灰或堿石棉；2U形管：內裝堿石棉；3緩沖瓶；4反應瓶：100mL；

　　5分液漏斗；6.電爐；7.球形冷凝管；8．洗氣瓶：內裝濃硫酸；9.U形管：內裝硫化氫吸收劑；10.U形管：內裝水分吸收劑；11、12.U形管：內裝堿石板和水分吸收劑；13.U形管：內裝鈉石灰或堿石棉

　　其工作流程及工作原理如下：

　　1)抽氣：本裝置在抽氣的最后部分安裝一個適宜的抽氣泵和一個可調氣體流量的玻璃轉子流量計，以氣體通過裝置均勻流動。

　　2)空氣凈化：進入裝置的氣體先通過裝鈉石灰（二氧化碳吸收劑)的吸收塔l和裝堿石棉的u形管2，除去其中的二氧化碳。

　　3)酸分解反應：反應瓶4中裝入樣品。濃磷酸通過分液漏斗5加入到反應瓶中，樣品中的碳酸鹽被酸分解成二氧化碳。反應瓶底部用電爐加熱，促使碳酸鹽分解反應進行完全。

　　4)氣體的凈化：反應產生的二氧化碳隨同凈化的空氣通過球形冷凝管7，其中的水分大部分被冷凝下來。接著，氣體進入含濃硫酸的洗氣瓶8，進一步除去其中的水分。最后，通過含硫化氫吸收劑的U形管9和水分吸收劑的U形管l0，氣體中的硫化氫和水分被除去。

　　5)二氧化碳的定量吸收：凈化后的氣體通過兩個可以稱量的U形管11和12，內各裝3／4堿石棉和1／4水分吸收劑。對氣體流向而言，二氧化碳吸收劑裝在水分吸收劑之前。反應小成的二氧化碳在U形管11和12中被定量吸收，稱最后根據U形管增加的質量，計算試樣中二氧化碳的含量。

　　6)保護：U形管l3內裝鈉石灰或二氧化碳吸收劑，以防止空氣中的二氧化碳和水分從后面進入U形管12中。U形管l3的后端接流量計和抽氣泵。

　　3  裝置氣密性檢查

　　將進氣口處的橡膠管用止水夾夾住，關閉分液漏斗5的活塞，接通各U形管的活塞，打開電源開關和氣泵開關，調節(jié)氣體流速為60～100 mL/min左右。經1～3  min后，洗氣瓶8中氣泡明顯減少(每分鐘不超過2個氣泡時)，即達到氣密性要求。否則，檢查各活塞處是否緊密接觸，必要時涂以薄層凡士林；檢查各接火處是否連接良好，橡膠管是否老化。

　　4  試樣的測定步驟

　　1)除去裝置中的一氧化碳和水分

　　每次測定前，將一個空的反應瓶連接到裝置上，連通U形管9-13，U形管的磨口塞都置于開的位置。打開電源開關和氣泵開關，加熱調節(jié)旋鈕置于關的位置，控制氣體流速約為50～100mL／min(每秒3～5個氣泡)，通氣30min以上。

　　2)恒量U形管11和12

　　關閉抽氣泵開關和U形管l0～13的磨口塞，取下U形管11和12放在平盤上，在天平室恒溫10min，然后分別稱量。重復此操作，再通氣10min，取下，恒溫，稱量，直至每個管子連續(xù)二次稱量結果之差不超過0．001 0g為止，以最后次稱量值為準。如果U形管11和l2的質量變化連續(xù)超過0．001 0g，更換U形管9和10。

　　3)測定試樣

　　稱取約1g試樣，精確至0．000 1g，置于干燥的100mL反應瓶中。

　　將反應瓶和已稱量的U形管11和l2連接到測定裝置上。打開電源開關、氣泵開關和計時開關，控制氣體流速約為50～100mL/min。加入20mL濃磷酸到分液漏斗5中，小心旋開分液漏斗活塞，使磷酸滴入反應瓶4中，并留少許磷酸在漏斗中起液封作用，關閉活塞。打開電爐的加熱調節(jié)旋鈕，調節(jié)至電爐趁呈暗紅色，加熱約5min使反應瓶中的液體至沸，并繼續(xù)加熱微沸5min，關閉電爐，并繼續(xù)通氣25min。

　　關閉氣泵開關和計時開關，關閉U形管l0～13的磨口塞。取下U形管11和12放在平盤上，在天平室恒溫10min，然后分別稱量。用每根U形箭增加的質量計算水泥中二氧化碳的含量。

　　如果u形管l2的質量變化小于0．0005g，計算時忽略。實際上二氧化碳應全部被u形管11吸收。如果U形管l2的質最變化連續(xù)超過0 001 0g,應更換u形管11，并重新開始試驗。

　　4)空白試驗

　　同時進行空白試驗。除不加入試料之外，采用完全相同的分析步驟，取相同量的試劑進行試驗。計算時從測定結果中扣除空白試驗值。

　　5)連續(xù)測定和反應瓶的處理

　　待一個測定結束后，取下反應瓶，裝上另一個盛裝試料的反應瓶繼續(xù)下一個樣品的測定；將測定后反應瓶中的殘余物倒出，洗凈反應瓶，烘干備用。測定時現(xiàn)稱樣，避免稱量好的試樣長時間在反應瓶中吸收空氣中的二氧化碳。如結束測定后，在裝置上裝一個干燥的空反應瓶，關閉所有的磨口塞。防止空氣中的二氧化碳和水分進入測定裝置中。

　　5  注意事項

　　1)反應瓶：用前洗凈、烘干。不要在電爐上高溫加熱，以防反應瓶變形。使用一段時間后，用稀的鹽酸溶液或稀的氫氧化鈉溶液洗滌瓶內壁上的殘留物。

　　2)冷凝管：連續(xù)測定樣品時，冷凝管上端如有較多水汽凝結，需更換冷凝管。

　　3)U形管及吸收塔磨口處應用濾紙擦干凈，涂以少量薄層凡士林，保證密封效果。凡士林不要漏在u形符表面上，避免u形管的質量發(fā)生變化；凡士林不要過多，以免堵塞進出氣孔；反應瓶4的磨口處不要涂凡士林，因其系受熱部位，凡士林受熱易碳化。

　　4)U形管和吸收塔每次裝好試劑后，試劑上面以及吸收塔底部進氣嘴處放一小團棉花，防止試劑流動而堵寨進出氣孔。

　　5)高氯酸鎂、堿石棉和鈉右灰極易吸水和二氧化碳，在制作此試劑或向干燥管中加入時要迅速，裝好后要將活塞或磨口關閉；試劑瓶用后要馬上密封，避免試劑長時間暴露在大氣中而失效。

　　6)U形符要輕拿輕放，將要稱量的u形符放在干凈、干燥的瓷盤內，防止污染后質量發(fā)生變化。

　　7)拆裝U形管11和l2時，應戴手套，防止手上汗液玷污u形管。注意勿對U形管兩臂向內或向外施加過大壓力，以免彎曲部分斷裂。

　　8)濃硫酸遇水放出大量的熱，往洗氣瓶8中加注濃硫酸時，瓶中不應有水。磨口處不要涂凡士林，以免被濃硫酸碳化。

　　9)在較躍時間內停止使用裝置時，用止水夾將干燥塔的進氣管夾住，將u彤管的磨口塞關閉，套上一個空的干燥反應瓶，防止空氣中的水分和二氧化碳進入裝置中。

　　10)本裝置連接管使用Φ6mm的硅橡膠管，硅橡膠管不易老化，使用壽命長。

　　6  試劑的更換

　　1)吸收塔1中的鈉石灰為粉紅色顆粒。使用一段時間后，如有1／2部分粉紅色褪去變?yōu)榈凵虺蔀榉蹱钗?，則應更換。

　　2)U彤管2 中的堿石棉為顆粒狀。如左邊的堿石棉有l(wèi)／2粉化且顏色變?yōu)榘咨珪r，應更換。

　　3)在多次測定硫化物含量較高的樣品(例如礦渣或礦渣水泥樣品)后，洗氣瓶8中的濃硫酸會逐漸渾濁。在使用一段時間后，如沉淀物過多，可酌情更換。

　　4)U形管9左側支管中的硫化氫吸收劑有1/3變黑后，更換該部分吸收劑。吸收劑顆粒大小要適中。若太粗，則總表面積太小，吸附能力不強，除硫化氫的效果不好；若太細，則氣體砂易通過，氣體阻力大，抽氣時間需延長。

　　5)如果u形管11和l2的質量變化連續(xù)超過0.001 0g，應更換U形管9中的硫化氫吸收劑和U形管l0中的無水高氯酸鎂。

　　6)在恒量過程中，如果u形管l2的質量變化連續(xù)超過0.0010g，應更換U形管11中的吸收劑，并重新開始試驗。

　　7)U形管l3中的鈉右灰粉紅色褪去變?yōu)榈凵珪r，應更換。