液氧中乙炔分析操作规程

 一、分析目的

  液氧的生产是将空气压缩、冷却后液化，利用氧气、氮气的不同沸点达到把空气分离为氧气、氮气的目的。

由于空气中含有微量的乙炔，进入空分系统时被冷却积累，含量逐渐增多。当液氧中有氧化氮、有机过氧化物及液态臭氧等氧化剂存在时，由于摩擦冲击或产生静电，这些物质与乙炔发生化学反应能引起爆炸。实践证明仅当氧的液度在60%~100%的范围内就有爆炸的可能，因此必须严格控制液氧中乙炔含量，不得超过0.24毫升/升，并且每三个月分析一次乙炔含量，以确保液氧在运输、储存过程中没有危险，绝对的安全。

二、方法原理

   借助于液氧蒸发之温度，将试样中蒸发出的乙炔冻结（当101.3Kpa时乙炔沸点为-83℃，液态氧沸点为-183℃），被冻结的乙炔在常温下用干氮吹入乙炔吸收剂中，在乙炔吸收剂的胶体溶液中，乙炔与铜离子作用生成了均匀的紫红色乙炔铜溶液，根据与标准色阶的比较确定乙炔的含量。

反映如下：

2Cu（NO₃）₂+4NH₄OH+2NH₂OH·HCl→Cu₂Cl₂+4NH₄NO₃+N₂+6H₂O

Cu₂Cl₂+C₂H₂+4NH₄OH→CuC₂+2NH₄Cl+2H₂O

三、试剂的制备：

1、       乙炔吸收剂的配制：

在100毫升容量瓶里装入15毫升的硝酸铜溶液，假如10%氨水，使氨含量正好为0.53克，加入40毫升盐酸羟胺溶液，一次加入后不要马上振荡，待溶液还原无色后，加入20%白明胶4.5毫升，加入95%乙醇28毫升，然后以蒸馏水稀释至刻度，振荡均匀，配制好的吸收剂应为无色，然后放在暗处保存。

2、       硝酸铜溶液的配制：

称取33克硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O 之晶体将其用蒸馏水稀释至1升。

3、       盐酸羟胺的配制：

称取57.5克盐酸羟胺(NH₂OH·HCl) 之晶体，用蒸馏水溶解至1升。       

4、       2%白明胶溶液的配制：

称取2克白明胶在加热的情况下（40~60℃）溶解于100毫升蒸馏水中，待溶成均匀的胶体后，盖上软木塞，以冷藏的方法保存，有效期一星期。

5、       10%氨水的配制与0.53克氨水标定。

  ⑴  10%氨水的制备；

将400毫升25%氨水，用蒸馏水稀释至1升或将290毫升35%的氨水用蒸馏水稀释至1升即可。

⑵  0.53克氨水的标定：

   吸取50毫升1ml/L H₂SO₄ 于三角烧瓶中，加入2滴甲基橙指示剂，用移液管加入5毫升10%的氨水，再以1ml/L氢氧化钠标准溶液反滴定。每毫升氨水中含量以下式计算：

 NH₃（g/ml）＝｛ (50×F₁-VXF₂) × 0.017 ｝÷ 5

式中：V——消耗氢氧化钠标准溶液体积，ml。

      50——1ml/L H₂SO₄  毫升数。

      F₁——1ml/L H₂SO₄浓度校正系数。

      F₂——1ml/L 氢氧化钠浓度校正系数。

      0.017——氨的毫摩尔克数。

6、       标准色阶的配制：

标准色阶用硝酸钴 Co(NO₃)₂·6H₂O及硝酸铬Cr(NO₃)₃·9H₂O的水溶液配制。此色阶颜色与乙炔配成的色阶颜色完全相同。配制方法如下：

 ⑴  硝酸钴溶液：

准确称取20克基准Co(NO₃)₂·6H₂O溶解于100毫升容量瓶中摇均匀。硝酸钴含量正好20克/100毫升。

⑵  硝酸铬溶液：

   准确称取10克基准Cr(NO₃)₃·9H₂O溶解于100毫升容量瓶中摇均匀，硝酸铬含量正好10克/100毫升。

  选取12支（内径10~11mm长140~150 mm）同样大小材质相同的无色玻璃管，按下表依次加入硝酸钴及硝酸铬与蒸馏水，以火封闭管端。

  其中1~4号色管系用5号管按比例稀释制成。

四、分析步骤：

1、             取样时，首先把已冷却好的液氧蒸发瓶缓缓放入液氧，反复置换蒸发瓶及取氧管线然后准确取试样500毫升。为了避免试样蒸发损失，必须将蒸发瓶口盖上有孔的胶塞迅速提回化验室。

2、             将清净与预先干燥好的蛇形冷凝管慢慢浸入装有液氧的冷藏瓶中，迅速与蒸发瓶连接。

3、             所有试样蒸发完毕后，用缓慢的氮气吹洗15分钟，以赶走残存的气体。

4、             关闭氮气阀门及蒸发瓶上的螺旋夹，将冷凝管接于装有10毫升乙炔吸收瓶中缓慢拿出冷凝管，此时必须注意吸收回流。

5、             吸收时气体通过吸收瓶的速度必须是一个气泡跟着一个气泡，不可过快，以免吸收不完全。当蒸发气体不通过吸收瓶时，这时稍稍打开氮气吹洗直至吸收瓶颜色不再增加，冷凝管中霜全部化尽为止。

6、             将吸收瓶中的吸收液倒入洁净的比色管中与标准色阶进行比较。如果吸收液呈蓝紫色，说明已吸收了氧，不能比色，需重新取样分析。当吸收液颜色过深时，可取部分溶液（V₁）用乙炔吸收剂稀释至10毫升，然后进行比色。

  五、 分析计算：

液氧中乙炔含量以每升液体中所含乙炔毫升数表示：

1、          用一个吸收瓶时： C₂H₂mol/L＝A×1000/V

2、          用一个吸收瓶时：C₂H₂mol/L＝(A+A₁)×1000/V

3、          当吸收瓶颜色超过标准色管范围而被稀释时：

C₂H₂mol/L＝(10/V₁)×A×(1000/V)

式中：

A与A₁：与吸收液颜色相同时标准色管中乙炔含量。

    V：试样液体的毫升数。

    V₁：当喜事时吸收试样的毫升数。

 六、注意事项：

1、             取液氧时必须戴棉手套。

2、             在往杜瓦瓶中添加液氧时，必须注意液氧的飞溅，以免触及人身。

3、             应当经常注意液氧的蒸发状况，避免蒸发激烈或管中水受冷冻结，使压力增大，引起蒸发瓶爆炸的危险，为此在接蒸发瓶之前，必须用干氮气检查冷凝管的畅通情况。

紫铜的蛇形冷凝管不要在测定前长久浸入于杜瓦瓶中，以免空气中水份吸收而堵塞，用时再放入杜瓦瓶中。

4、             为避免冷凝管内产生液体，提回的冷冻剂（主冷液氧），应先放置一会，使其中的氮气蒸发，在加入杜瓦瓶中。

5、             应注意白明胶的保护，不要放于温度较高的地方或长时间的放置可使胶体变质，但在配乙炔吸收剂时白明胶很厚（未到溶解温度）时，必须放在烘箱或电炉上稍加热一下，（注意温度不要加的过高，融化即可），否则加进的胶量并不是所需要的胶量。

6、             乙炔吸收剂的配制必须按照规定，因为过量的氨水少量的盐酸羟胺可使吸收剂发黄，过量的盐酸羟胺，少量的氨水可使吸收剂发紫，都难以比色。

7、             氧能使乙炔吸收剂中低价铜生成高价铜而成兰色难以比色，所以吹洗时必须用干氮进行。

8、             液氧全部蒸发以后，乙炔大部分留于冷凝管中，因此用氮气吹出氧向，气体速度不要过快，免于乙炔的损失。

9、             杜瓦瓶中用于冷冻的冷冻剂，不许用液空要用液氧，否则因液空温度低，使氧在冷凝管中冷凝为液体而难以分析和比色。

10、        为避免管线过长，乙炔在分析管中停留积累即产生误差，因此取样前必须排放约3升。

11、        试样在蒸发过程中，保温瓶中的液氧不得低于冷凝管。

12、        试样色管与空白比较，颜色相同确定乙炔含量为“零”。高于空白，低于第一个色管是“痕迹”。