РД 34.37.509-83 (1996)

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕКИСЛОТЫ В РАСТВОРАХ АММИАКА

РД 34.37.509-83

Дата введения 1984-07-01

РАЗРАБОТАН Всероссийским теплотехническим научно-исследовательским институтом (ВТИ)

ИСПОЛНИТЕЛИ Ю.М. Кострикин, Н.М. Калинина, С.М. Рубчинская, О.М. Штерн, С.Ю. Петрова

УТВЕРЖДЕН Главным техническим управлением по эксплуатации энергосистем 26.12.83

Главный инженер В.В. Нечаев

ПЕРЕИЗДАНИЕ с Изменением № 1 в 1996 г.

Настоящий Руководящий документ распространяется на растворы аммиака, применяемые для поддержания pН питательной воды котлов тепловых электростанций, и устанавливает методы определения содержания связанной углекислоты в растворах.

1 АППАРАТУРА И РЕАКТИВЫ

Кальций хлористый - по ТУ 6-09-4711;

кислота соляная - по ГОСТ 3118 или фиксанал по ТУ 6-09-2540;

кислота серная - по ГОСТ 4204;

натрия гидрооксид - по ГОСТ 4328;

магний сернокислый фиксанал - по ТУ 6-09-2540;

трилон Б - по ГОСТ 10652;

спирт этиловый ректифицированный технический - по ГОСТ 18300;

эриохром черный Т - по ТУ 6-09-4772;

метиловый оранжевый - по ТУ 6-09-4530;

бария гидроокись восьмиводная - по ГОСТ 4107;

фенолфталеин - по ТУ 6-09-5360;

аммиак водный - по ГОСТ 3760;

аммоний хлористый - по ГОСТ 3773;

кислота щавелевая - по ГОСТ 22180;

вода дистиллированная - по ГОСТ 6709;

весы лабораторные общего назначения, II класса точности с пределом взвешивания 200 г;

пипетки измерительные градуированные и без промежуточных делений вместимостью 50 и 100 см3 - по ГОСТ 29227;

капельницы (по Строшеину) - по ГОСТ 25336;

бюретки без крана со стеклянным наконечником вместимостью 25 см3 - по ГОСТ 29251;

воронки стеклянные конусообразные № 4 - по ГОСТ 25336;

воронки капельные вместимостью 100 см3 - по ГОСТ 25336;

цилиндры измерительные вместимостью 50, 100, 250, 500 и 1000 см3 - по ГОСТ 1770;

колбы конические широкогорлые вместимостью 100, 250, 500 и 1000 см3 - по ГОСТ 25336;

стаканы химические низкие вместимостью 300 и 500 см3 - по ГОСТ 25336;

колбы мерные вместимостью 250, 500 и 1000 см3 - по ГОСТ 1770;

трубки хлоркальциевые 10/19 - по ГОСТ 25336;

микропроцессор любого типа.

2 МЕТОД ОСАЖДЕНИЯ УГЛЕКИСЛОТЫ ИЗ РАСТВОРА АММИАКА

2.1 Сущность метода состоит в осаждении малорастворимого карбоната кальция путем введения в раствор аммиака избытка хлористого кальция, отделения образовавшегося осадка и измерения его количества.

2.2 Приготовление растворов

2.2.1 Раствор хлористого кальция с массовой долей 5% готовят, растворяя 50 г соли хлористого кальция в 950 см3 дистиллированной воды. Раствор хранят в склянке со стеклянной пришлифованной пробкой.

2.2.2 Раствор гидроокиси натрия концентрации c(NaOH) = 0,1 моль/дм3 приготовляют по ГОСТ 4919.2, разбавляя затем до нужной концентрации. Раствор хранят в склянке, соединенной с бюреткой. Раствор должен быть защищен от доступа углекислоты из воздуха с помощью хлоркальциевых трубок, наполненных натронной известью, или путем присоединения к промывалке с раствором KОН либо NaOH. Титр раствора гидроокиси натрия устанавливают по навеске чистой двухводной щавелевой кислоты. Для этого отвешивают на аналитических весах 0,6303 г щавелевой кислоты, растворяют навеску в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 100 см3. Доводят объем жидкости в колбе до метки и тщательно перемешивают. Затем отбирают пипеткой не менее трех порций по 10 см3, помещают их в чистые конические колбы вместимостью 100 или 250 см3, приливают свежепрокипяченную и остуженную дистиллированную воду примерно по 30-40 см3 в каждую колбу и вводят по 3-5 капель спиртового раствора фенолфталеина.

Приготовленный раствор титруют раствором щелочи до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Количества израсходованного щелочного раствора не должны отклоняться более чем на 0,05 см3.

Концентрацию гидроокиси натрия c(NaOH) = 0,1 моль/дм3 (Kщ) определяют по формуле

,                                                        (1)

где m - количество приготовленного раствора щавелевой кислоты, взятое для титрования, см3;

H - концентрация раствора щавелевой кислоты c(1/2Н2С2О4·2Н2О) = 0,1 моль/дм3;

aщ - среднее арифметическое из количеств щелочного раствора, израсходованных на титрование 10 см3 щавелевой кислоты.

2.2.3 Титрованный раствор соляной кислоты концентрации c(HCl) = 0,1 моль/дм3 приготовляют из фиксанала.

Раствор хранят в склянке, соединенной с бюреткой резиновыми трубками.

Концентрацию раствора соляной кислоты c(HCl) = 0,1 моль/дм3 устанавливают по раствору щелочи. Для этого в конические колбы вместимостью по 100 или 250 см3 отбирают не менее трех порций по 10 см3 щелочного раствора, пользуясь бюреткой, присоединенной к сосуду с раствором, вливают в каждую колбу по 30-40 см3 дистиллированной воды и по 3 капли водного раствора метилового оранжевого и титруют окрашенную в желтый цвет жидкость раствором кислоты до изменения цвета в оранжевый.

Расход кислоты на титрование этих порций не должен различаться более чем на 0,05 см3.

Концентрацию раствора кислоты c(НСl) = 0,1 моль/дм3 определяют по формуле

,                                                        (2)

где m - количество щелочного раствора, взятого для титрования;

Kщ - концентрация раствора щелочи c(NaOH) = 0,1 моль/дм3;

aк - среднее арифметическое из количеств раствора кислоты, израсходованных на титрование, см3.

2.2.4 Раствор трилона Б 0,05 м концентрации готовят, растворяя 18,61 г этого вещества в литре дистиллированной воды. Молярность раствора устанавливают по фиксанальному раствору соли магния, применяя в качестве индикатора спиртовой раствор эриохром черного Т.

2.2.5 Спиртовой раствор фенолфталеина готовят, растворяя 1 г индикатора в 100 см3 этилового спирта.

2.2.6 Водный раствор метилового оранжевого готовят, растворяя 0,1 г индикатора в 100 см3 дистиллированной воды.

2.2.7 Аммиачную буферную смесь готовят, смешивая 80 см3 водного раствора аммиака с массовой долей 25% и 100 см3 раствора хлористого аммония с массовой долей 20% и доводя объем дистиллированной водой до 1000 см3.

2.2.8 Спирто-аммиачный раствор эриохром черного Т готовят, растворяя 0,5 г индикатора в 20 см3 аммиачной буферной смеси и доводя объем до 100 см3 этиловым спиртом.

2.3 Проведение анализа

Для проведения анализа из емкости (бака) с раствором аммиака или из трубопровода, по которому подают аммиачный раствор к дозирующим устройствам, отбирают около 0,5 дм3 раствора аммиака в чистую склянку с резиновой пробкой.

Перед отбором, открыв кран или вентиль, сбрасывают в дренаж около 1 дм3 аммиачного раствора, затем наполняют склянку и выливают ее содержимое также в дренаж. Лишь после этого отбирают порцию аммиачного раствора (около 0,5 дм3) для анализа.

Пипеткой из склянки отбирают точно 100 см3 раствора аммиака (если раствор с массовой долей 1-1,5%) или точно 25,0 см3 концентрированного раствора.

Отобранное количество помещают в химический стакан вместимостью 250-300 см3, в который предварительно наливается 70-80 см3 дистиллированной воды. При непрерывном перемешивании стеклянной палочкой (под вытяжным шкафом) вводят в жидкость по каплям раствор хлористого кальция, следя за образованием осадка. При этом жидкость нагревают, постепенно доводя ее до кипения. В кипящую жидкость вводят еще 2-3 см3 раствора хлористого кальция (в избыток) и поддерживают кипение до удаления основной массы аммиака.

Образовавшийся осадок быстро отфильтровывают на беззольный фильтр, обмывая стенки стакана, фильтр и осадок горячей дистиллированной водой. Фильтр с осадком опускают в стакан, где проводилось осаждение. На стенках этого стакана обычно остаются частички карбоната кальция. В стакан вливают точно отмеренный объем раствора соляной кислоты концентрации c(НСl) = 0,1 моль/дм3, достаточный для растворения всего углекислого кальция как с фильтра, так и со стен стакана (если введено недостаточное количество кислоты, ее добавляют, точно учитывая общее количество введенной кислоты).

Дальнейший анализ может выполняться двумя способами.

2.3.1 В жидкость вливают 100 см3 дистиллированной воды и от 3 до 5 капель индикатора метил-оранжа. Раствор должен быть окрашен в красный цвет. Его титруют раствором гидроокиси натрия концентрации (NaOH) = 0,1 моль/дм3 до перехода окраски в оранжево-желтую.

2.3.2 Жидкость титруют 0,05 м раствором трилона Б. Для этого кислый раствор нагревают до кипения для удаления СО2, затем после охлаждения добавляют 5 см3 аммиачной буферной смеси, 5-7 капель индикатора эриохром черного и титруют окрашенную в виннокрасный цвет жидкость 0,05 м раствором трилона Б до изменения цвета жидкости в сине-фиолетовый.

2.4 Обработка результатов анализа

2.4.1 По п.2.3.1 концентрацию углекислоты (СО2) в аммиачном растворе определяют по формуле (г/кг)

,                                                 (3)

где Kк и Kщ - концентрации растворы соляной кислоты c(НСl) = 0,1 моль/дм3 и гидроокиси натрия c(NaOH) = 0,1 моль/дм3;

V - объем аммиачного раствора взятый для анализа, см3;

aк и ащ - объемы кислоты и щелочи концентрации c(НСl) и (NaOH) 0,1 моль/дм3, использованная для растворения СаСО3 и оттитровывания избытка кислоты, см3;

2,2 - десятая часть эквивалентной массы (СО2) в данной реакции.

2.4.2 По п.2.3.2 концентрацию углекислоты (СО2) в аммиачном растворе определяют (г/кг) по формуле

,                                                          (4)

где ат - расход раствора трилона, см3;

Kт - молярность раствора трилона;

4,4 - десятая часть молекулярного веса;

V - объем аммиачного раствора, см3.

2.4.3 Результаты определений округляются до сотых долей.

3 МЕТОД ВЫТЕСНЕНИЯ УГЛЕКИСЛОТЫ ИЗ АММИАЧНОГО РАСТВОРА

3.1 Сущность метода состоит в вытеснении углекислоты током воздуха из подкисленного раствора аммиака и поглощении ее титрованным раствором барита.

Метод применяется при содержании углекислоты в растворе аммиака не менее 50 мг/кг.

3.2 Приготовление растворов

3.2.1 Раствор соляной кислоты концентрации c(НСl) = 0,1 моль/дм3 готовят по п.2.2.3.

3.2.2 Раствор фенолфталеина готовят по п.2.2.5.

3.2.3 Раствор гидроокиси бария должен содержать около 4 г/дм3 кристаллогидрата Ва(ОН)2·8Н2О, т.е. быть примерно 0,012-м. Сначала готовят насыщенный раствор гидроокиси бария. Его растворимость сильно зависит от температуры (при 20 °C - 39 г/дм3, при 40 °C - 82 г/дм3, при 60 °C - 209 г/дм3). Насыщенный раствор при спокойном отстаивании осветляется. Для приготовления рабочего раствора пипеткой отбирают 10 см3 прозрачного насыщенного раствора и вливают в 90 см3 прокипяченной дистиллированной воды. Приготовленный рабочий хранят хорошо защищенным от доступа углекислоты, используя хлоркальциевые трубки, наполненные натронной известью, или присоединяя раствор к поглотительной склянке, содержащей раствор NаОН или KОН.

3.3 Подготовка к проведению анализа

Для проведения анализа собирают прибор в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 - Прибор для определения малых количеств углекислоты в аммиаке

Широкогорлую колбу (1) вместимостью 1000 см3 с пробкой, имеющей три отверстия, соединяют с двумя поглотителями (2) и микрокомпрессором (3). В третье отверстие пробки, закрывающей колбу (1), вставляют капельную воронку (4), конец которой должен на 0,5-1,0 см не доходить до дна колбы.

3.4 Проведение анализа

В колбу (1) прибора вводят 200 см3 свежепрокипяченной охлажденной дистиллированной воды и 10-15 см3 концентрированной серной кислоты. Жидкость перемешивают. Затем в каждую поглотительную колбу (2) вводят по 20-30 см3 свежепрокипяченной охлажденной дистиллированной воды и точно отмеривают пипеткой по 10 см3 прозрачного раствора Ba(OH2). Присоединяют поглотители к микрокомпрессору, после чего через капельную воронку вводят в колбу (1) не более 100 см3 разбавленного раствора аммиака или не более 10 см3 концентрированного раствора аммиака

После ввода порции аммиака жидкость в колбе 1 осторожно перемешивают, через капельную воронку вливают в колбу 20-30 см3 дистиллированной воды, затем соединяют колбу 1 с микрокомпрессором и поглотителями и включают микрокомпрессор на 1,5-2 ч.

После отключения микрокомпрессора отсоединяют поглотители, обмывают концы трубок дистиллированной водой, вводят по 3-5 капель спиртового раствора фенолфталеина и окрашенную в красный цвет жидкость оттитровывают раствором соляной кислоты концентрации c(НСl) = 0,1 моль/дм3 до исчезновения красной окраски жидкости.

Появление в дальнейшем розовой окраски жидкости не влияет на результаты анализа.

3.5 Обработка результатов анализа

Концентрацию углекислоты (СО2) в анализируемом растворе аммиака (г/кг) определяют по формуле

,                                                   (5)

где a - расход раствора соляной кислоты концентрации c(НСl) = 0,1 моль/дм3 на 10 см3 баритового раствора, см3;

a1 и a2 - расходы раствора соляной кислоты концентрации c(НСl) = 0,1 моль/дм3на титрование избытка (Ва(ОН)2) в первом и втором поглотителях, см3;

Kк - концентрация раствора соляной кислоты c(НСl) = 0,1 моль/дм3;

22 - эквивалентная масса (СО2) в данной реакции;

V - объем аммиачного раствора, взятый для анализа, см3.

4 ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА

Результаты анализа записывают в отдельном журнале, в котором указывают следующие данные.

На титульном листе журнала: наименование методики и ее обозначение.

На первой странице: дата проведения анализа, дата отбора пробы, место отбора, результаты анализа (содержание углекислоты в растворе аммиака), г/кг.

Каждый анализ подписывает работник, выполнивший анализ.

Приложение А

Справочное

Перечень нормативно-технических документов, на которые имеются ссылки в РД 34.37.509-83