11.4. Катионитовый метод при массовой доле оксида серы (VI) в цементе до 17%
Метод основан на растворении серы (VI) гипса, применяемого в качестве добавки к цементу, в растворе борной кислоты, пропускании раствора через катионитовую смолу в Н-форме и титровании образовавшейся в результате ионного обмена серной кислоты.
Присутствующие в фильтрате борная, кремниевая и сероводородная (при наличии серы (II)) кислоты не мешают определению серы (VI), обусловленной наличием гипса.
11.4.1. Средства анализа
Весы лабораторные общего назначения.
Ионообменная колонка.
Смолы ионообменные. Катиониты по ГОСТ 20298: КУ-1, КУ-2, СБС, СБСР, СДВ.
Кислота борная по ГОСТ 9656, раствор массовой концентрацией 50 г/куб.дм.
Кислота соляная по ГОСТ 3118 и раствор 1:3.
Кислота щавелевая по ГОСТ 22180, раствор массовой концентрацией 100 г/куб.дм или аммоний щавелево-кислый по ГОСТ 5712, раствор массовой концентрацией 40 г/куб.дм.
Аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор 1:1,5.
Натрия гидроксид по ГОСТ 4328 или стандарт-титр, раствор молярной концентрацией 0,1 моль/куб.дм (0,1 М).
Калия гидроксид по ГОСТ 24363, раствор массовой концентрацией 100 г/куб.дм.
Кислота серная по ГОСТ 4204, раствор молярной концентрацией 0,05 моль/куб.дм (0,05 М) (стандарт-титр), или соляная кислота по ГОСТ 3118, раствор молярной концентрацией 0,1 моль/куб.дм (0,1 М) (стандарт-титр).
Метиловый оранжевый (индикатор): 0,1 г индикатора растворяют в 100 куб.см воды.
11.4.2. Подготовка к анализу
11.4.2.1. Перевод катионитовой смолы в Н-форму
Катионитовую смолу (катионит) просеивают через сито с отверстиями 0,2 мм. Фракцию более 0,2 мм замачивают на 6 - 8 ч в воде, помещают в воронку, в нижней части которой находится стеклянная вата, и промывают 3 - 4 раза теплым раствором соляной кислоты. Избыток кислоты отмывают водой до исчезновения кислой реакции промывных вод (проба индикатором метиловым оранжевым). Влажный катионит в Н-форме хранят в стеклянной банке с пробкой.
11.4.2.2. Зарядка ионообменной колонки
В нижней части колонки (черт. 1) помещают стеклянную вату, на которую вместе с водой переносят небольшими порциями смолу, избегая образование между зернами катионита воздушных пузырей. Колонку заполняют катионитом на 0,5 см ниже уровня выходного отверстия боковой трубки.
Зарядка ионообменной колонки
1 - анализируемый раствор; 2 - катионитовая смола; 3 - стеклянная вата
Черт. 1
В случае отсутствия колонки допускается применять обычную бюретку объемом 50 куб.см или делительную воронку объемом 100 - 150 куб.см, но при этом необходимо следить за тем, чтобы уровень жидкости всегда был выше слоя катионита.
После 4 - 6 определений или по окончании рабочего дня катионит регенерируют раствором соляной кислоты по п. 11.4.2.1. (в колонке).
Для выяснения возможности продолжения использования колонки без регенерации катионита проводят испытание пропущенного через колонку анализируемого раствора на присутствие ионов кальция. Для этого к раствору после определения оксида серы (VI) добавляют 5 - 6 куб.см щавелевокислого аммония или щавелевой кислоты и раствора аммиака до нейтральной реакции по универсальной индикаторной бумаге. Раствор нагревают. Если раствор остается прозрачным, то колонкой можно продолжать пользоваться. Помутнение раствора указывает на необходимость немедленной регенерации катионита и повторения анализа.
Для регенерации катионита, смешанного с цементом по п. 11.4.3, его предварительно отмывают от цемента водой на сите с размером отверстий 0,2 мм.
11.4.2.3. Установка титра раствора гидроксида натрия по оксиду серы (VI)
Титр устанавливают по раствору соляной или серной кислот. Для этого в три колбы отбирают по 20 куб.см раствора кислоты, титруют раствором гидроксида натрия по метиловому оранжевому (индикатор) до перехода окраски из красной в желтую.
Титр раствора гидроксида натрия (
) в граммах рассчитывают по формуле
| где 20
| -
| объем раствора соляной или серной кислоты, взятый для определения, куб.см;
|
| 0,004
| -
| масса оксида серы (VI), соответствующая 1 куб.см раствора соляной или серной кислоты, г;
|
|
| -
| среднее арифметическое значение объема раствора гидроксида натрия, пошедшего на титрование, куб.см.
|
11.4.3. Проведение анализа
Навеску пробы цемента массой 0,5 г помещают в сухой стакан вместимостью 150 куб.см и добавляют при помешивании 25 куб.см воды. Полученную суспензию перемешивают в течение 10 мин, не допуская схватывания цемента.
При наличии в цементе труднорастворимых форм сульфата кальция к суспензии добавляют 3 г катионита в Н-форме, затем 25 куб.см воды и также перемешивают 10 мин.
Раствору, полученному в том или ином случае, дают отстояться до просветления и фильтруют через неплотный фильтр.
При наличии в цементе труднорастворимых форм сульфата кальция возможно также предварительно обрабатывать навеску цемента 20 куб.см раствора гидроксида калия, нагреть до кипения, прокипятить 5 мин и немедленно отфильтровать через фильтр "красная лента".
Нерастворимый остаток промывают раствором борной кислоты, а в случае обработки навески гидроксидом калия - водой. Промывку производят 3 - 4 раза декантацией в стакане и 4 - 5 раз на фильтре.
Через колонку с катионитом пропускают порциями полученный раствор. Элюат собирают в подставленную к отводной трубке коническую колбу вместимостью 250 - 500 куб.см. Скорость его выхода должна быть около 4 куб.см/мин.
После этого катионит промывают водой до исчезновения кислой реакции по индикатору метиловому оранжевому. Полученный после катионного обмена элюат с промывными водами титруют раствором гидроксида натрия по индикатору метиловому оранжевому.
Примечание. Регенерацию колонки при обработке навески гидроксидом калия проводят после каждого определения.
11.4.4. Обработка результатов
Массовую долю оксида серы (
) в процентах вычисляют по формуле
| где
| -
| объем раствора гидроксида натрия, пошедший на титрование элюата, куб.см;
|
|
| -
| масса навески пробы, г.
|
