- •ЛАБОРАТОРНЫЙ
- •ПРАКТИКУМ
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
- •ПОЛУФАБРИКАТЫ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА
- •Определение степени помола
- •Определение фракционного состава
- •Определение объемной массы
- •Общие сведения о процессе сульфитной варки и составе варочного раствора
- •Приготовление и анализ кислоты
- •Проведение варки
- •Анализ отработанного щелока
- •Приготовление и анализ зеленого щелока
- •Получение и анализ белого щелока для сульфатной и натронной варок
- •Проведение сульфатной варки
- •Анализ черного щелока
- •Основные свойства отбеливающих реагентов
- •Общие сведения о процессе отбелки
- •Приготовление и анализ реагентов для отбелки
- •Проведение отбелки
- •ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ
- •Анализ канифоли
- •Приготовление и анализ канифольного клея
- •Анализ сернокислого алюминия
- •Анализ каолиновой суспензии
- •Анализ красителей
Под воздействием ионов бисульфита часть сахаров превра щается в альдегид-бисульфитные соединения с непрочно свя занной серой (легкоотщепляемый SO2).
R - C ^ + HSO3" s |
/ Н |
R - C '( -О Н . |
|
Х Н |
X S03" |
В образовании соединений с легкоотщепляемым S02 прини мают участие альдегидные группы не только сахаров и продук тов их распада (формальдегида, метилгликсаля, фурфурола) ^ но также и лигнина.
Общий расход S02 на химические реакции кислой сульфит ной варки составляет 7—9 % от массы абсолютно сухого сырья. Из этого количества на сульфирование лигнина с образованием прочносвязанного S02 расходуется 47—57 %, на реакции раз ложения— 10—14%. На реакции образования легкоотщепляемого S02 расходуется 28—30 %. Однако в отдельных случаях расход серы на реакции разложения может доходить до 40— 50%.
Наряду с кислой сульфитной варкой большое применение получила бисульфитная, моносульфитная и другие модификации сульфитной варки, которые позволяют получать целлюлозу раз личного назначения и с высокими показателями качества.
Для проведения сульфитной варки необходимо знать состав варочного раствора, породу древесины, условия варки, вид по лучаемой целлюлозы или полуцеллюлозы и т. п.
Приготовление и анализ кислоты
В лабораторных условиях сульфитную кислоту получают пу тем пропускания сернистого газа через суспензии или растворы соответствующих оснований. Количество и состав получаемой кислоты указываются преподавателем. Например, необходимо приготовить 5 л Кислоты на кальциевом основании, содержащей 7 % всего S02 И 1 % связанного S02. В данном случае в 5 л должно содержаться: всего S02 = 5*70=350 г, в том числе свя-
56
занного S02=5* 10=50 г. Содержание СаО = 50-^= 43,75 г.
Для приготовления кислоты на кальциевом основании в ла бораторных условиях можно использовать известь, мел, мрамор или известняк, Содержащий известное количество СаО. Необ ходимую навеску известняка, содержащего, например, 54 % СаО„ можно определись следующим образом:
|
43,75 |
100 |
-^ = 1 |
4 4 ,6 7 |
Г. |
|
|
56 |
54 |
|
|
Эту |
навеску Известняка, |
измельченную |
в порошок, поме |
||
щают |
в бутыЛь объемом 6—7 л |
и заливают холодной водой,. |
руют 0,1 н. раствором йода в присутствии крахмала. При этом происходят следующие реакции:
S02+ I 2+ 2 H 20 = H 2S04+2H1;
Сa (HS03)2+ 2I2+ 2Н20 = СaS04+ H2S04+ 4НI.
Грамм-эквивалент S02=M /2 = 32; титр (Т) 1 н. раствора SO2 равен 0,032.
Общий S02=V\K\T 1000 г/л,
где V\ — расход раствора Ь на титрование, мл; К\ — нормальность раствора 12;
Т — титр 1 н. раствора S02, равен 0,032.
В случае приготовления кислоты на кальциевом или магни евом основаниях связанный S02 часто определяют по методу проф. О. К. Гиллера. Для этого берут 1 мл кислоты, помещают в коническую колбу на 50 мл и выпаривают на электроплитке или газовой горелке до полного удаления свободного S02 и за тем образовавшийся моносульфит титруют йодом в солянокис лой среде (V2). При этом происходит следующая реакция:
CaS03+ I 2+ H 20 = C a S 0 4+2HI.
Грамм-эквивалент S02= M /2= 32; титр |
1 н. раствора |
S02 ра |
||
вен 0,032. Связанный S 0 2= V 2K\T 1000 г/л. |
|
|||
|
56 |
|
|
|
СаО = связанный 5 0 2-^-г/л. |
|
|
||
Остальные формы |
S02 |
определяют |
расчетом (см. выше). |
|
2 - й способ. Общий |
S02 |
определяют так же, как в |
1-м спо |
собе. Химически свободный S02 определяют путем титрования параллельной пробы кислоты (отобранной и разбавленной как в 1-м случае) 0,1 н. раствором NaOH в присутствии индика тора—метилоранжа до желтого окрашивания. При этом проис ходит следующая реакция:
S02+ N a0H = N aH S 03.
Грамм-эквивалент S02= M /1= 64; титр 1 н. раствора S02 равен: 0,064.
Растворенный S 0 2=V\KiT 1000 г/л,
где V\ — расход раствора NaOH на титрование, мл; К\ — нормальность раствора NaOH.
На основании данных содержания общего S02 и растворен ного S02, рассчитывают другие формы S02 и содержание осно вания (см. выше).
3 - й способ. Общий S02 определяют так же, как и в 1-м спо собе. Свободный S02 определяют путем титрования параллель ной пробы кислоты 0,1 н. раствором NaOH (Vi) в присутствии индикатора—тимолфталеина или фенолфталеина до появления окраски, устойчивой в течение 1 мин, по следующей реакции:
S02+ 2NаОН= Na2S03+ Н 20 ;
Сa (HS03)2+ 2NaOH = С aS03+ Na2S03+ Н20 .
Грамм-эквивалент S02= M /2= 32; титр |
1 |
н. раствора |
S02 ра |
||||
вен 0,032. |
|
1000 г/л. |
|
|
|
|
|
Свободный S0 2= K 1/C1r |
|
определяют |
расчетом |
||||
Остальные формы S0 2 |
и основание |
||||||
(см. выше). |
Количество |
свободного |
S 02 |
можно определить |
|||
также в одной пробе, после определения всего |
S 02. Для этого |
||||||
необходимо |
уничтожить синюю окраску |
путем |
добавления 1— |
||||
2 капель 0,1 |
н. раствора гипосульфита |
и далее продолжать тит |
рование 0,1 н. раствором NaOH в присутствии индикатора фе нолфталеина до появления розовой окраски.
Поскольку количество образовавшейся йодистоводородной кислоты (HI) эквивалентно расходу на титрование 12 (см. ре акции к 1-му способу), то разность между расходом 0,1 н. рас творов щелочи и йода соответствует количеству щелочи, пошед шей на нейтрализацию H2S04, которая образовалась за счет окисления свободного S02.
Свободный S 02= (V2K2—V,/Ci)ТЮОО г/л,
где V2— расход раствора NaOH на титрование, мл; Кг — нормальность раствора NaOH;
V\ — расход раствора 12 на титрование, мл; К\ — нормальность раствора 12;
Т — титр 1 н. раствора S 02, равен 0,032.
В случае анализа кислоты на аммониевом основании содер жание связанного S02 можно определить по указанным выше 2-му и 3-му способам.
Однако чаще всего содержание аммониевого основания в кислоте находят путем определения количества аммиака, ко торое выделяется из бисульфита аммония при воздействии на кислоту избытка едкой щелочи при нагреве до кипения. Выде ляющийся при этом аммиак поглощают титрованной серной или соляной кислотой.
При этом происходят следующие реакции: S02+ 2 N a0 H = N a2S03+ H 20;
NH4HS03+ 2 N a0 H = N a2S03+ N H 3+ 2 H 20;
2NH3+ H 2S04=(N H 4)2S04; H2S04+ 2 N a0 H = N a2S04+ 2 H 20 .
Грамм-эквивалент NH3=M/1 = 17; титр 1 н. раствора NH3 равен 0,017.
Схема установки для определения аммиака в кислоте изоб ражена на рис. 5.
В реакционную колбу 1 помещают около 20 мл 10 %-ного раствора NaOH и вносят 1 мл испытуемой кислоты путем по
гружения кончика пипетки в щелочь. Содержимое колбы нагре вают до слабого кипения и выделяющийся аммиак количест венно улавливают 20 мл 0,1 н. раствора H2SO4 в колбе 2. От гонку аммиака ведут 20 мин. После окончания отгонки избыток серной кислоты оттитровывают 0,1 н. раствором NaOH в при сутствии индикатора—метилоранжа. Содержание аммиака оп ределяют по уравнению
NH3= ( l / 1A:1- l / 2/C2) r i 0 0 0 г/л,
где V\ — объем серной кислоты (20 мл); К\ — нормальность кислоты;
V2— расход раствора NaOH на обратное титрование, мл; К2— нормальность раствора NaOH;
Т — титр 1 н. раствора NH3, равен 0,017.
Рис. 5. Схема установки для определения аммиака в сульфитной кислоте
Найденное количество аммиака пересчитывают на аммоний ное основание в виде (N H ^O , исходя из соотношения:
(NH4)2 О — 2NH3 52 34
(NH4)20 = N H 3-§ - г /л .
При анализе кислоты на смешанном основании кальциевое ос нование, например, можно определить трилонометрическим ме тодом. Сущность метода заключается в том, что трилон Б — дву натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты связывает ионы кальция (и магния), образуя прочное растворимое в воде комплексное соединение по реакции:
н о о с-сн |
|
|
|
СН->— COONa |
++ |
^ N - C H ; - C H , - N ^ |
4* Са |
|
|||
N aO OC — С Н < |
|
|
|
сн .-со о н |
|
i----------------- ^ |
Са^ г — |
|
|||
О О С - С Н , ч |
/ |
/ |
\ |
ч / СН2 —COONa |
+ 2Н+ |
‘ ' |
N - |
C H 2- C H 2- N |
|||
N a Q O C - C H , |
|
|
|
ЧСН1—COO--- |
|
Грамм-эквивалент СаО = М/2 = 28; титр 1 и. раствора СаО ра вен 0,028.
Для анализа берут 1 мл анализируемой кислоты, переносят ее в колбу для титрования, добавляют туда 50 мл раствора ам миачной буферной смеси и медленно титруют 0,05 н. раствором тридона Б в присутствии индикатора хромогена черного до из менения окраски. Индикатор лучше применять в сухом виде. Его смешивают с хлоридом натрия (1 : 100) и прибавляют не большими порциями (на кончике ножа).
Трилонометрическое титрование проводят в щелочной среде (рН^Ю ), создаваемой аммиачной буферной смесью. Послед нюю готовят путем смешивания 100 мл 20 %-ного раствора NH4C1 и 100 мл 25 %-ного раствора NH3 и последующего раз бавления до 1 л.
СаО = У гКхТ\000 г/л,
где V\ — расход раствора трилона Б на титрование, мл; К\ — нормальность раствора трилона Б; Т — титр 1 н. раствора СаО, равен 0,028.
Способ анализа
О
00
«=
S
<33
о
Первый
Второй
Третий:
вразных пробах
водной пробе
Содержание |
в кислоте, г/л |
|
|||
растворенный 02S |
с |
я |
свободный 2os |
связанный SOo |
основан |
|
се |
„ |
|
|
|
|
еп |
|
|
|
|
|
пО |
|
|
|
|
|
ООО |
|
|
|
|
|
>» _ |
|
|
|
|
|
ч - в |
|
|
|
|
|
о |
3 |
|
|
|
Вид основания и способ определения
Средние данные