- •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
где С — содержание свободной смолы, в % от общего содер жания;
А— содержание свободной канифоли, г/л;
В— общее содержание канифоли, г/л.
Анализ сернокислого алюминия
Сернокислый алюминий A12(S04)3* 18Н20 получают путем обработки серной кислотой каолина, нефелина или глины с по следующей фильтрацией и выпариванием раствора. В качестве примесей он содержит свободную серную кислоту, сульфаты двух- и трехвалентного железа, а также нерастворимые в воде вещества. Химический состав технического сернокислого алюми ния не соответствует теоретическому. В нем содержится 14— 18 % А120 з.
Определение веществ, нерастворимых в воде. Берут на ана литических весах навеску около 5 г средней пробы предвари тельно измельченного в порошок сернокислого алюминия, рас творяют примерно в 200 мл горячей воды и отфильтровывают через предварительно взвешенный беззольный бумажный фильтр. Осадок промывают водой до исчезновения реакции на серную кислоту с хлористым барием и высушивают при тем пературе 105°С до постоянной массы.
Содержание нерастворимых веществ определяется по фор-
МУЛе |
у .__-4100 |
» |
|
|
Л |
р |
|
где X — содержание нерастворимых веществ, %; |
|||
А — масса |
абсолютно |
сухого |
нерастворимогоостатка, г; |
Р — навеска сернокислого алюминия, г. |
|||
Фильтрат |
и промывные водыколичественно переносят |
в мерную колбу на 500 мл, разбавляют водой до метки, тща тельно перемешивают и используют для дальнейшего анализа.
Определение содержания свободной серной кислоты. Оно основано на титровании раствора сернокислого глинозема ще лочью в присутствии индикатора тропеолина «ОО»
H2S04+2N a0H = Na2S04+ 2 H 20.
В коническую колбу вместимостью 100 мл наливают 25 мл испытуемого раствора сернокислого глинозема, прибавляют одну каплю индикатора и титруют 0,5 н. раствором NaOH до исчезновения окраски. Количество свободной серной кислоты рассчитывают по формуле
H 2S 0 4 = J ^ - , |
г / л , |
где V — количество мл 0,5 н. NaOH, пошедшего на титрование; К — нормальность раствора NaOH;
Т — титр 1 н. раствора серной кислоты, равен 0,049.
Определение общего содержания железа. Это определение основано на предварительном окислении солей Fe2+->Fe3+ под действием Н20 2 или Na2S20 3 и последующем образовании окра шенного роданида.
В колбу или цилиндр вместимостью 100 мл наливают 50 мл дистиллированной воды, прибавляют 2 мл соляной кислоты уд. массой 1,12; 2 мл раствора надсернокислого натрия N*a2S20e, 2 мл 50 %-ного раствора роданистого калия KCNS (или аммо ния) и 1 мл испытуемого раствора сернокислого алюминия и тщательно перемешивают. Надсернокислый натрий, как силь ный окислитель, окисляет двухвалентное железо в трехва лентное
2FeS04-f-Na2S20g—►Fe2 (S04)3-|-Na2S04.
Трехвалентное сернокислое железо взаимодействует с родани стым калием, образуя роданистое железо, придающее раствору розовую окраску:
Fe2 (S04)3+6KCNS — 2 Fe (CNS)3+ 3 K 2S04.
В другой такой же цилиндр или колбу наливают 50 мл дис тиллированной воды, 2 мл соляной кислоты, 2 мл надсернокис лого натрия и 2 мл роданистого калия. Содержимое хорошо перемешивают. Затем из бюретки по каплям прибавляют рас твор железоаммонийных квасцов (У2), содержащий 0,00001 г железа в 1 мл в пересчете на Fe20 3, до получения одинаковой окраски в обеих колбочках или цилиндрах, что соответствует равному содержанию железа в обоих растворах. При этом объемы растворов в сосудах должны быть одинаковы, что до стигается добавлением воды в один из них. Содержание окиси железа рассчитывают по формуле
|
Fe20 3 |
V 20,000 01 |
1000 , г/л, |
|
|
|
1 |
|
|
где |
V2— количество |
раствора железоаммонийных квасцов, |
||
|
пошедшее на уравнивание окраски раствора во |
|||
|
втором цилиндре, мл; |
|
мл |
|
|
0,00001 — количество |
окиси железа, соответствующее 1 |
||
|
раствора железоаммонийных квасцов, г. |
ис |
||
Найденное содержание Fe20 3 |
пересчитывают в А120 3, |
|||
ходя из соотношения: |
|
|
|
|
|
Fe20 3 |
А120 3 |
|
|
|
159,68 |
101,94 |
|
I
АГ
101,94
159,68
X
0,6384.
Определение содержания AI2O3. Это определение основано на предварительном переводе сульфатов в хлориды и свобод ной серной кислоты в соляную по уравнениям:
AI2 (S04)3-j-3BaCl2==3BaS044-2AlCl3;
Fe2 (S04)3-b3BaCl2=3BaS04-f 2FeCl3;
H2S04+ ВaClo= ВaS04 4- 2HC1
и последующем титровании соли алюминия по реакции:
2AlCl3+6NaOH=2Al(OH)3+6NaCl.
При этом происходят также и побочные реакции:
2HCl+2Na0H=2NaC14-H20;
FeCl3+6N aO H =2Fe (OH)3+ 6NaCl,
которые |
затем |
учитываются при |
расчете содержания А120 3у |
связанного в виде соли. |
следующим соотношением: |
||
Для |
расчета |
А120 3 пользуются |
А12 (S0 4)3 2А1С13 -*■ А120 3.
Содержание окиси алюминия определяют так. В коническую колбу вместимостью 250 мл наливают 25 мл испытуемого рас твора, прибавляют 3 капли 3 %-ного раствора перекиси водо рода. При этом происходит окисление сернокислого закисного железа в окисное
2FeS04+ H 20 2+ H 2S04 — Fe2 (S04)3+ 2 H 20.
Затем добавляют 75 мл дистиллированной воды, нагревают до кипения и добавляют около 10 мл нагретого до кипения 10 %-ного раствора хлористого бария.
В результате указанных выше обменных реакций между сер ной кислотой и хлористым барием, сернокислым алюминием и сернокислым окисным железом выпадает осадок сернокислого бария. В растворе образуется соляная кислота, хлористый алю миний и хлорное железо. Теплый раствор с осадком титруют 0,5 н. раствором едкого натра в присутствии фенолфталеина до слабо-розового окрашивания. Содержание окиси алюминия рассчитывают по формуле
А12о 3 |
( К3 — V \ ) |
Л Т 1000 |
АРео0з 0,6384 г/л, |
25 |
|
где Vz — количество 0,5 н. раствора NaOH, пошедшего на титрование, мл;
V\ — количество 0,5 н. раствора NaOH при определении свободной серной кислоты, мл;
К — нормальность раствора NaOH;
Т титр 1 н. раствора AI2O3, равен 0,01699; АРе2о»— содержание окиси железа, г/л;
0,6384 — коэффициент пересчета окиси железа на окись алюминия.
Полученное значение состава раствора пересчитывают на состав исходного продукта по формуле
v |
сто |
юоо |
Л |
" |
500 ’ |
где X — содержание искомого соединения, %; |
||
С — концентрация искомого |
соединения в анализируемом |
растворе, г/л; Р — навеска глинозема для анализа, г.
Анализ каолиновой суспензии
Каолин (белая глина) широко используется в качестве на полнителя бумажной массы. Он представляет собой землистую белую массу различных оттенков, образовавшуюся вследствие выветривания и разрушения гранита и полевого шпата. Хими ческий состав каолина выражается формулой AI2O3-25102*2 ^ 0 и содержит А120 3—39,6 %, Si02—46,5 %, Н20 —13,9%.
Гидратная вода каолина выделяется только при температуре красного каления. Важными качественными показателями као лина являются белизна и степень его дисперсности. Присутст вие в каолине окислов железа придает ему желтизну н снижает его качество. Размер частиц каолинита в разных каолинах бы вает от 0,1 до 40 мкм, а белизна 70—90 %. Плотность каолина в сухом состоянии равна 2,5—2,7 г/см3. Каолин не растворим
вводе и добавляется в бумажную массу в виде суспензии.
Определение концентрации каолиновой суспензии. Это опре
деление основано на сравнении массы заданного объема испы туемой суспензии с массой того же объема воды и учетом плот
ности самого каолина. Для проведения анализа берут |
сосуд |
с узким горлом (мерный цилиндр, колба) и взвешивают |
сна |
чала пустой, а затем наполненный до метки водой и наполнен ный до метки каолиновой суспензией. Перед отбором пробы суспензию тщательно перемешивают. Для расчета принимают:
Р\ — масса пустого сухого сосуда, г; Р2— масса воды, вмещающейся в сосуде, г;
Рз — масса сосуда с каолиновой суспензией, г; Р4 — масса воды во взятой суспензии, г;
X — масса сухого коалина во взятой суспензии, г; 2,6 — плотность сухого каолина, г/см3;
Х/2,6 — объем сухого каолина во взятой суспензии, см3. Тогда
Х = Рг- Р {- Р , -
|
х-. -Ръ — Р\ — |
|
Х = |
2.6 (Я3 — Р) — 2,6Р2) |
: 1,625^3- 1,625 (Я, + Р 2), |
|
1.6 |
|
где 1,625 (Pi +Р2 ) — величина постоянная для определенного со суда.
В случае применения сосуда объемом 1 л количество сухого каолина выразится в граммах на литр; при применении сосуда Другой вместимости вычисленное значение X будет соответство вать содержанию сухого каолина в соответствующем объеме суспензии. В этом случае для нахождения концентрации каоли новой суспензии в граммах на литр необходимо произвести со ответствующий пересчет.
Определяют размеры частиц каолина на основании скорости их осаждения согласно закону Стокса:
|
Р 1=6кгг\ю\ |
|
/fr2 = -|"W 3 (Тк—Т) g■ |
где F\ — сила |
сопротивления среды падению частиц, Па; |
F2— масса |
частиц в данной среде (по закону Архимеда), |
кг; г] — вязкость жидкости, Па-с;
г — радиус частицы, м;
v — скорость движения частицы, м/с; у — плотность чистой жидкости, кг/м3; ук — плотность частиц суспензии, кг/м3; g — ускорение силы тяжести, м/с2.
Решая эти уравнения относительно г, получим:
7jV
г —
(b — l)g
Если все постоянные величины в данном опыте объединить в одну константу К, то для каолиновой суспензии при 20 °С получим
К = У 2 ' |
____5___ |
l / _____ hi005 |
=0,537. |
|
(Тк — t ) g |
V2 У |
( 2,6 — 0 ,998) 9,81 |
|
|
Уравнение |
для расчета |
радиусов |
частиц примет |
вид: |
r = K Y v .
Для определения скорости осаждения частиц необходимо взболтать суспензию каолина и налить в узкий мерный цилиндр