Способ определения сероводорода в газе Советский патент 1992 года по МПК G01N31/16 G01N31/22 

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности, к способам определения сероводорода в природных и промышленных газах.

Известен способ определения сероводорода в газе путем осаждения его в растворе соли кадмия, окисления образовавшегося сульфида кадмия избытком стандартного раствора иода и обратного титрования избытка иода стандартным раствором тиосульфата натрия. Недостатком способа является трудность количественного перенесения осадка сульфида кадмия в колбу для титрования вследствие его сорбируемости на стекле, а также окклюзии иода в осадке, что ведет к потерям анализируемого компонента и реагента

Известен способ определения сероводорода прямым окислением путем пропускания газа через стандартный раствор иода с последующим титрованием остатка не вступившего в реакцию избытка иода тиосульфатом натрия. Хотя способ исключает промежуточную стадию осаждения сероводорода в виде сульфида кадмия, при его реализации происходит унос части иода с потоком газа, что также искажает результаты анализа. Как наиболее близкий по технической сущности и решаемой задаче этот способ принят за прототип.

Цепью изобретения является повышение точности за счет исключения потерь реагента и анализируемого компонента.

Поставленная цель достигается тем, что определения сероводорода, включающем

VI Х| К) si СО 00

барботирование газа через стандартный раствор иода и последующее титрование избытка иода стандартным раствором тиосульфата натрия, согласно изобретению, газ дополнительно барботируют через заданный объем стандартного раствора тиосульфата натрия, перед титрованием избытка иода объединяют оба раствора в один объем, а объемы стандартных растворов иода и тиосульфата натрия, используемые для барботирования, определяют из соотношения:

Vp + Vy + Vu - VK Vp-t-Vy j| Vy (1)

где Via - точно отмеренный объем стандартного раствора иода в первом барботере, мл;

CVr Vp -ттоотсг-- количество стандартного

г М OO1MJ2

раствора иода, необходимое для окисления сероводорода в пробе газа объемом, мл, с предлагаемым содержанием С, объемн., %;

Vy - 7,2 lg (103 Vr + 2,35} - 2,67 - унос иода в пересчете на объем стандартного раствора, мл;

VTC - объем стандартного раствора тиосульфата натрия во втором барботере, мл;

NTC и N12 - соответственно, нормальности стандартных растворов тиосульфата натрия и оида, моль/л;

Vu - избыток стандартного раствора иода в первом барботере, дополняющий общий объем этого раствора до объема, кратного объему мерной пипетки, мл; а при расчете результатов анализа объем тиосульфата натрия во втором барботере суммируют с объемом стандартного раствора тиосульфата натрия, подошедшего на обратное титрование избытка иода в первом барботере: (+УтсЗ-1188Ытс (2)

где CHaS - концентрация сероводорода в газе, объемн. %;

V0 и VT - соответственно, объемы стандартного раствора тиосульфата натрия, пошедшие на титрование контрольного объема стандартного раствора иода и избытка иода, не вступившего в реакцию с сероводородом, мл.

Сущность способа состоит в следующем. При осаждении сероводорода из газа в виде сульфида кадмия путем пропускания газа через раствор соли кадмия осадок сульфида кадмия сорбируется на стекле барбо- тера, и поэтому его трудно количественно перенести в колбу для титрования согласно аналогу. После пересечения его в-колбу для титрования и добавления иода последний

частично окклюдируется осадком сульфида кадмия. Исключение этих операций в прототипе приводит к потере части иода за счет уноса его в потоке газа, причем величина

уноса увеличивается с увеличением объема пропускаемого через раствор газа в случаях малого содержания в нем сероводорода, а это приводит к заметному искажению результатов анализа.

В данном способе, исключающем промежуточную стадию аналога, осаждение сероводорода в виде сульфида кадмия, сероводород подвергают, как и в прототипе, прямому окислению иодом путем пропуска

ния газа через стандартный раствор иода, но при этом, в отличие от прототипа, потери иода за счет его уноса потоком газа поглощают в части стандартного раствора тиосульфата натрия, являющимся титрантом

для обратного титрования избытка не вступившего в реакцию с сероводородом стандартного раствора иода. После пропускания газа через последовательно соединенные барботеры со стандартными растворами

иода и тиосульфата натрия перед титрованием избытка иода стандартным раствором тиосульфата натрия содержимое барботе- ров объединяют, в результате чего унесенная потоком газа часть иода оказывается

поглощенной титрантом и, следовательно, учтенной при обратном титровании избытка иода. В результате полностью исключаются потери реагентов, что повышает точность анализа,

Проведено исследование зависимости уноса иода потоком анализируемого газа. В барботере помещали равные точно отмеренные количества 0.1 н. стандартного иода, после чего через каждый из них пропускали различные объемы азота с расходом 50-100 мл/мин, исключающим капельный унос жидкости. Величину уноса определяли по остатку иода в барботерах титрованием его содержимого 0,1 н. раствором тиосульфата «атрия.

Из результатов опытов выведена эмпирическая формула зависимости уноса иода Vy (в пересчете на объем 0,1 н. раствора, мл) от объема пропущенного газа (Vf).

Vy 7,2 tg ( VT + 2,35) - 2,67 мл (3)

Способ осуществляют следующим образом.

Исходя из предполагаемой концентрации сероводорода в газе, рассчитывают объем газа, необходимый для анализа, при условии, что избыток иода, не вступивший в реакцию с сероводородом, в пересчете на объем его стандартного раствора, составит Vr - VT + VTC

w- (Уо-Уп)-Мтс1188

VTгt

где V0 - объем стандартного раствора тиосульфата натрия нормальности NTC. мл, пошедший на титрование контрольного объема стандартного раствора иода в объеме мерной пипетки, мл.

Поскольку ошибка титрования составляет ±0:05 мл. то для обеспечения погреш- ности определения не хуже ±2-3% величину V0 - Nn принимают равной 3-5 мл.

Рассчитывают величину уноса иода, соответствующую объему газа, взятому на анализ, по эмпирическому выражению (3). Рассчитывают объем стандартного раство- ра иода, мл. вступающего в реакцию с сероводородом, содержащемся в объеме газа Vr.

Проводят контрольное титрование используемого стандартного раствора иода стандартным раствором тиосульфата на- трия и определяют соотношение нормальности реагентов как обратное соотношение их эквимолярных объемов:

Ni2/NTC V0/Vi2

Определяют объемы стандартных растворов иода в первом барботере и тиосульфата натрия во втором, исходя из соотношения (1). При этом наиболее удобным для проведения анализа являются де- цинормальные растворы реагентов, которые готовят из фиксаналов. Поэтому объем иода в первом барботере должен быть точно отмерен с помощью мерной пипетки, и его объем, удовлетворяя соотношению (1), при этом должен быть кратным объему мерной пипетки.

В барботер 1 (см. чертеж) помещают заданный объем 0,1 раствора иода, в барботер 2 - из бюретки, заполненной до верхней метки, отмеряют заданный объем 0,1 н. раствора тиосульфата натрия, предназначенного для обратного титрования избытка иода. Барботеры соединяют последовательно. К выходу второго барботера присоеди- няют газовый счетчик, или газовую измерительную пипетку 4, или другое устройство для измерения объема газа, а вход 1-го барботера соединяют с источником анализируемого газа 3. Через систему про- пускают расчетный объем газа с расходом 50-100 мл/мин. Приокончании пропускания расчетного объема газа барботеры отсоединяют от системы, их содержимое переливают в колбу для титрования, споласкивают барботеры дистиллированной водой и переливают промывные в ту же колбу для титрования. Избыток иода в колбе для титрования титруют по крахмалу стандартным раствором тиосульфата натрия из бюретки, откуда его часть была отмерена во 2-ой барботер.

Концентрацию сероводорода в газе рассчитывают по формуле (2).

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Предполагаемая концентрация сероводорода в газе составляет 3 об.%.

При контрольном титровании 10 мл стандартного раствора иода расход 0.1 н. раствора тиосульфата натрия (V0) составил 9,8 мл. Избыток раствора иода, не вступающего в реакцию с сероводородом и не подвергнутый уносу VH принимают вначале равным 5,0 мл, что в пересчете на 0,1 н. его раствор составляет 4,9 мл.

Определяют объем газа, необходимый для анализа:

Уг (9.8-4,9)11880.1 194мл

Определяют унос иода при пропускании его через раствор расчетного объема газа:

Vy 7.2 д ( 194 + 2,35) - 2,67 0,25 мл в пересчете на 0.1 н. раствор иода.

Определяют объем стандартного раствора иода, вступающего в реакцию с сероводородом, содержащимся в расчетном объеме анализируемого газа:

VP 11838-09098 5 °MJ1 Отсюда Vp + Vy 5.0 + 0,25 5,25 мл,

Vp + Vy + Vn 10,25мл

Таким образом, согласно условию (1), объемы стандартных растворов иода и тиосульфата натрия, которые необходимо поместить, соответственно, в 1-й и 2-й барботеры, определяют по соотношению:

10,25 Vi2 5,25 VTC 0,25

Выбирают округленные значения величин, например: Vr 200 мл, Vi2 10мл (объем мерной пипетки); VTC 2 мл.

С помощью мерной пипетки отмеряют и переносят в 1-й барботер 10 мл 0,1 н. раствора иода, а из бюретки для титрования, заполненной до верхней метки (до нуля) во 2-й барботер отмеривают 2 мл 0.1 н. раствора тиосульфата натрия, собирают систему поглощения согласно чертежу и пропускают через нее 200 мл газа с расходом 50 мл/мин, замеряя его на выходе, например, измерительной пипеткой 4.

По окончании пропускания газа барботеры отсоединяют от системы, переливают их содержимое в колбу для титрования, барботеры споласкивают дистиллированной водой и промывные воды также переливают в колбу для титрования. Содержимое колбы титруют по крахмалу стандартным 0,1 н

раствором тиосульфата натрия из бюретки. из которой был отмерен объем VTC во 2-й барботер.

В результате титрования общий расход раствора тиосульфата натрия составил VT + 5 TC - 4,3 мл (сумму объемов замеряют не- - посредственно по бюретке).

Рассчитывают концентрацию сероводорода в газе: CHzS (9.8 -0.1 327обьемн% Ю

Пример 2. Предполагаемая концентрация сероводородов в газе составляет 0,015 объем. %,

Аналогично операциям примера 1 про- 15 водят контрольное титрование 10 мл стандартного раствора иода 0,01 н. раствором тиосульфата натрия, в результате которого получено V0 9.6 мл.

Аналогичными расчетами получают: 20

w 51188-0.1 oQRnrUn -0 015- 39600мл

,2 Ig (39,6+2,35} -2.,0 мл, v -0.015 39600 ,-„,,„

VPллоо п .2МЛ

11880,096

Vp+Vy 14,2 мл

Vp+Vy+Vn 19,2 мл

Выбирают округленные величины объемов реагентов и газа, удовлетворяющих условию (1). При этом объем газа раствора иода должен быть кратным обьему мерной пипетки: Vt2 2-20 40 мл. Объем раствора тиосульфата VTC 10 мл, объем газа Vr 40 мл.

Указанные объемы реагентов помеща- ют в соответствующие барботеры, собирают систему поглощения и пропускают 40 л газа с расходом 100 мл/мин, замеряя объем на выходе газовым счетчиком ГСБ-400, По окончании содержимое барботеров и про- мывные воды переливают в колбу для титрования и титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия по крахмалу.

В результате титрования расход тиосульфата натрия составил: VT + VTC 10.0 + 4,3 14,3 мл.

5

0

5

0

5 0

5

Рассчитывают концентрацию сероводорода в газе:

CH,S(29 6-ydo3)0 M-°-1 0.014606.%

Таким образом, данный способ дает хорошую сходимость результатов и меньшую погрешность, чем известный. Он прост в исполнении и более экономичен за счет исключения использования дорогостоящих солей кальция.

Формула изобретения Способ определения сероводорода в газе, включающем барботирование газа через стандартный раствор иода и последующее титрование избытка иода стандартным раствором тиосульфата натрия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, газ дополнительно барботируют через заданный объем стандартного раствора тиосульфата натрия, перед титрованием избытка иода объединяют оба раствора в один объем, а объемы стандартных растворов иода и тиосульфата натрия, используемые для барботирования, определяют из соотношения

N,, Vp + Vy + Vu - Vi2 Vp + Vy -Ј Vy,

где Vi2 - объем стандартного раствора иода, используемого для барботирования, мл:

CVr

объем стандартно° .1188 Nj2 го раствора иода, необходимый для окисления сероводорода в пробе газа объемом Vr, мл, с предполагаемым содержанием С, «Л.%:

Vy - 7,2 Ig (10 Vr + 2,35) - 2.67 - унос иода в пересчете на объем стандарного раствора, мл;

NTC и N« - нормальности стандартных растворов тиосульфата натрия и иода, моль/л,

Vu Via - Vp - избыток стандартного раствора иода, используемого для барботирования.

Использование: аналитическая химия, в частности газовый анализ. Сущность изобретения: заданный объем анализируемого газа барботируют последовательно через стандартные растворы (СР)иода (для поглощения сероводорода) и тиосульфата натрия (ТН) для поглощения уносимого с газом иода. Объемы стандартных растворов определяют из следующего соотношения: Vp+Vyf + Vu Vi2 Vp + Vy Nia/Nic Vy. где Vp cv , л O0l.r.-- количество СР иода, необходимое 1 1OOIMJ2 для окисления сероводорода в газе объемом, мл, при концентрации С. об.%; VTC - объем СР ТН, мл; Vu - избыток СР иода, дополняющий общий его объем до объема, кратного объему мерной пипетки, мл; NTC и Ni2 - нормальности СР иода и ТН, моль/л; Vy 7,2 lg {10 Vr + 2,35) - 2,67 мл. По окончании пропускания через СР последние объединяют и проводят обратное титро- избытка иода СР ТН по крахмалу. 1 ил. сл с