亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        液相中地下水對過氧化氫穩(wěn)定性的影響

        2013-11-25 00:23:16張世強麥燦基
        水科學與工程技術 2013年2期
        關鍵詞:實驗

        郭 欣,張世強,麥燦基

        (中國人民解放軍63655 部隊,烏魯木齊841700)

        某型裝置工作前,需要使用5t去離子水、4t 35%的過氧化氫(Hydrogen Peroxide)將儲罐及管路分別浸泡12h,以達到安全及高效的運行目的,但是由于使用去離子水清洗,不但效率低,且性價比不高,因此在不影響系統(tǒng)正常運行并保證安全的條件下,簡化操作程序,或者降低去離子水的用量,或者能夠用其他易于獲得的水替代,無疑對系統(tǒng)運行與日常維護都具有積極的意義。

        用普通水替代去離子水可能帶來液相、固相雜質的負面效應。探討簡化清洗程序的可能性,核心就是評估液、固相雜質對過氧化氫穩(wěn)定性的影響程度,這種影響的本質就是過氧化氫的分解效應。所以本文的研究是將過氧化氫置于干擾因素環(huán)境中,測定其濃度,以濃度隨時間的變化作為判據,判斷各種影響因素對過氧化氫分解的貢獻,進而推斷應用普通水替代去離子水、簡化操作程序的可能性。

        以雜質含量較高的新疆地下水為去離子水的替代對象,探討了液相中殘留地下水對過氧化氫穩(wěn)定性的影響,實驗結果表明,液相中少量靶場地下水對過氧化氫的穩(wěn)定性沒有影響。

        1 實驗目的及內容

        探討普通地下水中無機離子對過氧化氫穩(wěn)定性的影響;實驗內容主要包括過氧化氫濃度測定及高錳酸鉀標準溶液標定[1],測定均采用滴定法。

        2 實驗原理

        根據本實驗的目的,判定過氧化氫穩(wěn)定性以其濃度變化為依據,過氧化氫濃度標定以高錳酸鉀為標準物,高錳酸鉀的標定用草酸鈉作基準物[2]。實驗采用滴定法,根據高錳酸鉀顏色變化判斷終點。

        2.1 過氧化氫濃度測定原理

        在酸性介質中,過氧化氫與高錳酸鉀發(fā)生氧化—還原反應,高錳酸鉀為氧化劑,過氧化氫為還原劑:

        以高錳酸鉀為標準物,依據高錳酸鉀標準溶液的消耗量測定過氧化氫的含量。

        2.2 高錳酸鉀標定原理

        測定過氧化氫含量,須預先知道高錳酸鉀標準物的準確濃度,然而高錳酸鉀本身不是基準物,因此首先需用其他基準試劑標定[3]。

        草酸鈉是化學上常用的基準試劑,以此作為基準物質標定高錳酸鉀。反應在H2SO4介質中進行,其原理:

        已知草酸鈉含量,根據高錳酸鉀溶液消耗量就可推算出濃度。

        3 實驗步驟

        3.1 過氧化氫濃度測定

        試驗前,稱取0.45~0.5g過氧化氫樣品,稱準至0.0002g,并轉移至250mL容量瓶中。稱量瓶用去離子水多次洗滌,洗滌液全部倒入容量瓶內,以避免過氧化氫損失,稀釋至刻度,此時過氧化氫濃度大約在0.03mol/L左右。稀釋轉移不慎是較大誤差的來源之一。

        滴定時,用移液管取25.00mL過氧化氫溶液,與35mL 0.3mol/L的H2SO4溶液在250mL錐形瓶中混合,用已標定好的高錳酸鉀溶液滴定至溶液呈微紅色,并在30s內不消失即為滴定終點。根據KMnO4標準溶液的濃度、滴定中所消耗的體積,結合滴定度,即可求出H2O2的含量。

        3.2 高錳酸鉀標定

        3.2.1 溶液配制

        稱取3.3g高錳酸鉀,分別溶于1100,2200mL水中,緩緩煮沸15min,冷卻后暗處保存兩周,過濾于干燥的棕色瓶中。

        3.2.2 標定步驟

        稱取0.2g草酸鈉,置于稱量瓶中,然后在107 ℃下烘至重量不再變化。兩輪實驗中,恒重后的草酸鈉分別是0.2002g和0.2042g。用100mL硫酸溶液(8mL 98%H2SO4/92mL H2O,V/V)將其轉移到滴定瓶中,用待標定的高錳酸鉀以恒定速度滴定。近終點時,用恒溫水浴加熱至65 ℃,繼續(xù)滴定至溶液呈粉紅色,且30s內不褪色即為滴定終點。

        3.3 實驗及標定結果計算

        根據化學方程式(1)的電子轉移當量關系,可得出H2O2濃度計算公式:

        式中 p為H2O2的質量百分比濃度;0.01701為滴定度,即與1.00mL高錳酸鉀標準溶液相當的H2O2質量;c為高錳酸鉀標準溶液濃度,V為滴定中消耗的高錳酸鉀標準溶液體積;m為所稱量的H2O2試樣質量;(25/250)為已用H2O2體積占其總量的比例。

        根據化學方程式(2)的電子轉移當量關系,可得出KMnO4濃度計算公式:

        兩輪實驗標定的高錳酸鉀濃度分別為0.1200mol/L和0.06423mol/L。

        所有實驗均在室溫下進行(20 ℃),所有溶液均由去離子水配制。

        3.4 過氧化氫樣品配制

        將地下水用定性濾紙過濾,以消除不溶性雜質的影響。

        第一輪、第二輪實驗取過濾后的地下水2.00,1.00mL分別加入1000,250mL棕色容量瓶中,再將90%過氧化氫溶液加至刻度,均勻混合,記錄時間,以此作為地下水與過氧化氫相互作用的起點。實驗數據中所列時間長度,均以此為時間原點[5]。

        在另一樣品中加入同樣比例去離子水以作對比。地下水含量分別為0.2%(V/V)和0.4%(V/V)。

        3.5 試劑及儀器

        3.5.1 化學試劑

        H2O2(92%,m/m);KMnO4(A.R.);H2SO4(98%,A.R.);Na2C2O4(基準試劑);經濾紙過濾的新疆地區(qū)地下水;去離子水。

        3.5.2 儀器及玻璃器皿

        DT224S賽多利斯電子天平;DZKW-D-2電熱恒溫水浴;101-1-5型電熱恒溫鼓風干燥箱。

        50mL棕色酸式滴定管1支;100,250,1000mL容量瓶若干;2000mL棕色廣口瓶1個;250mL錐形瓶3個;稱量瓶3個;50,100,250mL燒杯若干。

        4 結果與討論

        4.1 普通清洗水對過氧化氫潛在影響分析

        采用普通水替代去離子水清洗過氧化氫儲罐及管路,需考慮水中無機離子的影響。固相效應的主要表現有:①水中鈣、鎂離子或其他重金屬離子與碳酸根離子結合在容器壁析出沉淀,沉淀對過氧化氫的分解;②水中不溶性雜質對過氧化氫的分解。

        過氧化氫分解的后果主要有:①過氧化氫濃度減小,降低了化學反應效率,使引射能力降低,導致激光器光腔真空度達不到要求,進而使激光器出光效率降低;②分解的氣體產物如果不能釋放,壓力累積超過容器抗壓極限,可能導致爆炸,后者是最主要的威脅[6]。

        4.2 地下水含量確定

        新疆地區(qū)地下水中無機離子含量較高,以此為干擾對象的實驗結果可以適用于全國大部分地區(qū),具有一定的上限意義。

        假如清洗水不能完全排放,殘留清洗水的量從兩個方面考慮,一是可能殘留的上限值,二是對過氧化氫濃度影響不能太大,因此假定每次清洗殘留0.2%(V/V)的洗滌水,對應實際體系約10L。

        第一輪實驗后,為考察地下水含量對過氧化氫穩(wěn)定性的影響,所以將其含量提高到0.4%(V/V),對應實際體系約20L。

        另外,以等量去離子水濃度的過氧化氫樣品為對照物,并與原始樣品比較,檢驗不同干擾物的影響效果。

        4.3 實驗結果

        原始過氧化氫溶液加入一定量地下水后,進行了兩輪測量。檢測在有干擾物質的情況下,過氧化氫濃度隨時間延長的變化情況。

        每次實驗取樣前,定性觀察樣品外觀,發(fā)現液面、瓶底、溶液內部均無氣泡,定性表明樣品穩(wěn)定。

        定量實驗結果如表1、表2所示。

        表1 第一輪實驗過氧化氫濃度與時間的關系 單位:%

        表2 第二輪實驗過氧化氫濃度與時間的關系 單位:%

        4.4 分析方法準確度檢驗

        分析方法是否準確、適用,可以用校正系數檢驗法驗證,即將實際求得的校正系數與95%置信度的理論值比較,如果實際值小于理論值,證明實驗方法可靠[7]。具體步驟:

        (1)計算測定結果如式(5)。

        式中 M為每組樣品實驗結果的算術平均值;mi為實測值,n為實驗次數。

        由式(5)可算出兩輪實驗樣品濃度的平均值,見表3。

        表3 兩輪實驗結果的平均值

        (2)求出每組樣品實驗數據的均方根偏差S。

        式中 S為單次測定標準偏差;di為第i個測定值與平均值M之差;n為實驗次數。

        根據方程式(6),計算得出兩輪實驗標準偏差,如表4所示。

        表4 過氧化氫樣品濃度測定值的標準偏差

        求出多次測定結果的平均值M平(表3)和平均值的標準偏差:

        S可由表4得出,n為實驗次數,則校正系數t為:

        式中 M平是每組地下水或去離子水樣品的平均濃度,M真是原液平均濃度。

        由方程(7)、(8)求出校正系數,如表5所示。

        表5 實驗方法校正系數

        由表5可知,t0.95是95%置信度,實驗次數分別是6和4的校正系數最大值,如果tt0.95則說明還存在方法誤差,實驗結果不可靠。

        4.5 數據可靠性分析

        實驗數據是否客觀可靠,是否有需要舍棄的可疑值,需要用數學方法予以檢驗。對于實驗次數在3~10的測量來說,用迪克松(Dixon)檢驗法即舍棄商法(又稱Q值檢驗法)檢驗可疑值比較合理。

        舍棄商Q的表達式為:

        式中 n疑是可疑值,n鄰是可疑值的鄰近值,nmax、nmin分別是測量值的最大值和最小值;將實際計算得出的Q值與理論值比較,如果Q實際>Q理論,則舍棄可疑值,反之,予以保留,表6是置信概率為95%的舍棄商值。

        表6 舍棄商Q的數值

        假定每組樣品的最大、最小值為可疑值,根據方程(9)求出表1的舍棄商值分別為:

        地下水:Qmax=0.06,Qmin=0.17

        去離子水:Qmax=0.04,Qmin=0.01

        由表6查出,測量次數是6,置信概率為95%的舍棄商值的上限Q0.90=0.56,地下水、去離子水極值的舍棄商值均小于該值,所以所有測量數據有效。

        同理計算出第二輪實驗即表2中每組數據極值的舍棄商值:

        地下水:Qmax=0.59,Qmin=0.17

        去離子水:Qmax=0.02,Qmin=0.22

        原始溶液:Qmax=0.64,Qmin=0.08

        由表6查出,測量次數是4,置信概率為95%的舍棄商值的上限Q0.90=0.76,地下水、去離子水及過氧化氫原液的Qmax、Qmin均小于該值,所以所有測量數據有效。

        4.6 實驗數據的置信概率的置信區(qū)間

        實驗數據是否可信,可以用實驗結果真實值所在的范圍,即置信區(qū)間,以及真實值落在此范圍內的概率即置信概率說明。

        由于每組樣品真實濃度未知,因此近似以每組樣品的算術平均濃度代替其真實值,以均方根誤差代替均方根偏差。

        置信區(qū)間界限P:

        式中 t為校正系數;S為均方根偏差;n為測定次數。

        校正系數t與置信概率及測定次數有關,在置信概率為95%、測定次數為4的情況下,t=3.18;置信概率為95%,測定次數為6時,t=2.57。

        由方程(10)及表4可計算出兩輪實驗結果的置信界限,如表7所示。

        表7 過氧化氫樣品濃度測定值的置信界限

        由表7可得各組樣品的置信區(qū)間,如表8所示。

        表8 過氧化氫樣品濃度測定值的置信區(qū)間

        由表7、表8可知,地下水樣品與去離子水樣品置信區(qū)間比較接近,第二輪實驗比第一輪實驗精密度高,加水后的樣品測定結果精密度比原液的好。說明改進實驗條件后減小了誤差,而且實驗操作、外部環(huán)境等隨機因素對原液的影響較大。

        4.7 實驗數據誤差分析

        在過氧化氫原液中加入水后,其濃度應該降低。根據實驗條件,第一輪、第二輪實驗的過氧化氫濃度應分別降低0.2%、0.4%。表5所示地下水和去離子水樣品濃度都不大于原液的濃度,與理論分析相符,其濃度平均比原液低0.3%,與理論值比較接近,考慮實驗誤差的影響,屬于正常范圍[8]。

        兩輪實驗測定的過氧化氫原液濃度基本一致,與實際情況相符。

        根據數據的標準偏差可以衡量數據的精密度。由表4可知,地下水和去離子水樣品實驗數據的精密度好于原液,第二輪實驗結果離散度總體略好于第一輪。此結果與改進實驗方法和減小滴定誤差有關。

        實驗過程中發(fā)現,稱量、過氧化氫樣品轉移、滴定管讀數、終點判讀及KMnO4標準溶液濃度變化等幾個步驟對測定結果影響較大。

        每次測量前,需準確稱取過氧化氫液體樣品,稱量誤差是對實驗誤差貢獻較大的誤差來源之一。因此在第二輪實驗中,將稱取的H2O2樣品量擴大了4倍,即在1.8~2.0g范圍內,通過增加樣品量減小稱量誤差。然后將樣品轉移到1000mL容量瓶中。其余實驗步驟、試劑用量及H2O2濃度計算公式不變。實驗發(fā)現,稱量用的電子天平零點不太穩(wěn)定。第一輪實驗時,電子天平置于通風櫥下,受空氣對流、溫度變化及機械振動等不利因素影響比較大,所以零點漂移也較明顯。第二輪實驗時,將電子天平從通風櫥下移至相對穩(wěn)定的處所,情況略有好轉,但零點漂移現象仍然存在。每次稱量以5min內漂移量不大于±0.0010g為合格,一般情況下控制在0.0005g以內,否則,重新關機、預熱、稱量。

        以絕對誤差為0.0010g計算,稱量樣品為0.45g的情況下,δmax1=22%;在樣品為1.8g的情況下,δmax1=0.056%。

        計算可知,經改進后,雖然稱量的絕對誤差沒變,但相對誤差卻只有原來的1/4。

        稱量完成后,過氧化氫樣品被轉移到1000mL或250mL容量瓶中。樣品約只有0.34mL或1.3mL左右,稍有損失,即可帶來較大誤差,而且難以定量控制。

        滴定步驟的誤差主要有兩方面,一是滴定管讀數誤差,二是終點顏色判斷誤差。

        紫色KMnO4溶液在棕色滴定管中難以準確看清液面,而且滴定管最小讀數是0.10mL,只能保證準確讀取0.05mL。這樣在第一輪實驗滴定量約20mL的情況下,讀數誤差約0.25%。第二輪實驗將高錳酸鉀濃度降低一半,旨在通過增加高錳酸鉀體積消耗量減小高錳酸鉀滴定誤差,以平均消耗KMnO440mL計,0.05mL標準溶液的誤差約0.12%。

        按上述方法計算,兩輪實驗稱量誤差與滴定誤差兩步驟的極值誤差分別為:

        樣品轉移誤差也是誤差重要來源之一,由于樣品量少,而且轉移載體每次不能全部倒完,尤其是初始幾次轉移,如果稍有損失,就可能給后續(xù)步驟帶來很大誤差,所以波動性較大。

        4.8 實驗數據的意義

        以地下水、去離子水樣品的過氧化氫濃度實驗數據與時間的關系,結果如圖1、圖2所示。

        圖1 第一輪實驗過氧化氫濃度與時間關系

        圖2 第二輪實驗過氧化氫濃度與時間關系

        由圖1可知,二樣品的濃度圍繞某一值波動,沒有明顯下降趨勢;圖2所示,二樣品濃度也基本穩(wěn)定,即使經過13d,濃度仍然沒有變化。第一輪數據離散性比第二輪的大,但測定值與其平均值的偏差不大于0.5%,均在實驗誤差范圍以內,所以濃度變化應是測量誤差所致。

        4.9 液相中地下水雜質對過氧化氫穩(wěn)定性影響的理論分析

        大多數重金屬,如Fe、Cu、Ag、Pb、Hg、Zn、Co、Ni、Cr、Mn等及其氧化物和鹽類都是分解過氧化氫的活性催化劑。正常情況下(不受熱、無撞擊等外界破壞性物理效應),催化劑導致的化學分解效應是對過氧化氫穩(wěn)定性影響最重要的影響因素,必須認真評估其對過氧化氫穩(wěn)定性的影響程度。

        為定量考察雜質含量的影響,假如新疆地區(qū)地下水為國標Ⅳ類水質[9],相應標準如表9所示。

        表9 雜質含量比較

        由表9可見,殘留洗滌水中能使過氧化氫催化分解的重金屬離子含量,均遠遠低于過氧化氫溶液中的允許標準,溶液中重金屬含量的貢獻可以忽略不計,不會造成過氧化氫額外的催化分解。

        表9中,氮化物濃度遠低于其允許值,即使與過氧化氫中的氮化物雜質疊加,其含量也基本不會超標。

        硫酸根離子含量為允許值的1/3,如果與過氧化氫中的硫酸根疊加,其含量有可能超標。但硫酸根不會催化分解H2O2,其最大影響是與重金屬離子結合形成沉淀,從而導致過氧化氫分解。

        以難溶、易形成沉淀的硫酸鹽——BaSO4為例,其溶度積Ksp=1.1×10-10,假如Ba2+的最高限量也是0.2mg/kg,濃度為4mg/kg,近似認為離子活度等于其濃度,則二離子濃度積:

        由于Ksp

        氯與標準接近,但Cl-氧化后以Cl2形式逸出溶液,不會繼續(xù)對過氧化氫施加影響。實際上,即使Cl-標1倍,在8t過氧化氫中不過8g,全部被氧化:

        消耗的過氧化氫不超過8g,所以影響也不大。

        事實上,上述假設是非常苛刻的,因為每次清洗容器后,會將洗滌水全部放掉,且放水口位于儲罐最低處,罐中及管路內不可能累積20L水,即使積水也僅是表面一層水膜;其次,在水清洗程序后是3t 35%的過氧化氫浸泡,即使上一步驟有積水,并且假如過氧化氫清洗液也剩余20L,則最后清洗水的量約0.2L,其余絕大部分隨過氧化氫清洗液一起排掉。如果加裝2m390%的過氧化氫,則地下水帶入溶液中的雜質濃度比表1中低兩個數量級,所帶來的附加影響可以忽略不計。

        分析可知,液相中殘留的地下水不會降低過氧化氫的穩(wěn)定性,也不會對容器的安全性造成致命的威脅。

        5 結語

        在90%過氧化氫溶液中雜入少量地下水,不會影響其穩(wěn)定性,用地下水清洗過氧化氫儲罐、管路,殘留在液相中的少量地下水不會加速過氧化氫分解。

        [1]陳群來.我國過氧化氫的生產和應用[J].現代化工,2001(1).

        [2]李承美.用基準試劑標定標準溶液稱量方法的改進[J].大氮肥,1996(5).

        [3]柏道發(fā).重視標準溶液的管理[J].化學分析計量,1995(1).

        [4]徐斌,齊廣才,任乃林.滴定分析結果的一種快速計算法——摩爾滴定系數法[J].延安大學學報(自然科學版),1997(2).

        [5]胡長誠.近年來國內外過氧化氫行業(yè)新進展[J].化學推進劑與高分子材料,2009(1).

        [6]袁志平.化學氧碘激光器中BHP溶液的穩(wěn)定性[J].中國工程物理研究院科技年報,2002(6).

        [7]韓永志,韓冰.標準物質量值的溯源性及不確定度[J].化工標準、計量、質量,2002(10).

        [8]馮繼熙.使用基準試劑時測定值異常的原因探究[J].化工標準化與質量監(jiān)督,1996(6).

        [9]GB/T 14848—93,中華人民共和國國家標準地下水質量標準[S].

        猜你喜歡
        實驗
        我做了一項小實驗
        記住“三個字”,寫好小實驗
        我做了一項小實驗
        我做了一項小實驗
        記一次有趣的實驗
        有趣的實驗
        小主人報(2022年4期)2022-08-09 08:52:06
        微型實驗里看“燃燒”
        做個怪怪長實驗
        NO與NO2相互轉化實驗的改進
        實踐十號上的19項實驗
        太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
        少妇深夜吞精一区二区| 巨熟乳波霸若妻在线播放| 激情人妻在线视频| 日本高清一区二区三区色| 变态另类人妖一区二区三区| 极品少妇一区二区三区四区| 波多野结衣中文字幕在线视频| 日本亚洲一级中文字幕| 狠色人妻丝袜中文字幕| 日韩精品一区二区午夜成人版| 亚洲人成网站77777在线观看 | 国产思思久99久精品| 日本一区二区三级免费| 国产在线精品一区二区三区| 亚洲欧美日韩综合久久| 99国产综合精品-久久久久| av在线不卡免费中文网| 亚洲av无码成人精品区狼人影院 | 亚洲av无码精品国产成人| 亚洲人成网站在线观看播放| 国产熟女自拍视频网站| 夜晚黄色福利国产精品| 免费人成视频xvideos入口| 亚洲成a人片在线网站| 亚洲一区二区日韩在线| 亚洲乱码一区二区三区在线观看| 中文成人无码精品久久久不卡| 色狠狠一区二区三区香蕉蜜桃| 日本人妻高清免费v片| 成人午夜福利视频| 国产精品原创巨作AV女教师| 色婷婷久久99综合精品jk白丝| 国产毛片黄片一区二区三区| 青青草97国产精品免费观看| 国产成人精品日本亚洲直播| 日韩av在线不卡一区二区| 久久久亚洲精品无码| 久久综合网天天 | 久久婷婷综合色丁香五月| 国产99精品精品久久免费| 国产精品美女AV免费观看|