CF-1測氟儀

一：概述。測氟儀行研發(fā)的新一代水泥物檢儀器。

測氟儀主要用于快速測定水泥生料、熟料、超早強水泥、雙快水泥、速凝劑、窯灰、磷石膏、磷礦石、白土、混合煤、螢石及稀土尾礦等各類樣品中的氟，測氟儀采用快速蒸餾分離-容量法，可在15分鐘左右將40毫克以內(nèi)的氟分離*。
現(xiàn)在水泥工業(yè)中廣泛采用氟化鈣（螢石）作礦化劑，氟化鈣的加入量對水泥的物理性能有很大影響。 測氟儀采用蒸餾法原理，是分析水泥及原料中氟的輔助裝置。二：儀器外型圖。（見附圖一）
三：儀器結構圖。（見附圖二）
四：測氟儀儀器電氣原理圖。（見附圖三）
五：測氟儀儀器操作。
1．儀器連接  將蒸餾瓶入口與轉子流量計上口用硅膠管連接好，將蒸餾瓶出口與蒸餾管入口用硅膠管連接，蒸餾管出口與冷凝管上口用硅膠管連接，用水嘴接入冷卻水泵出口將冷凝管下端硅膠管接在水嘴上，將冷凝管上端硅膠管接在出水的地方。取出蒸汽加熱器，將加熱器電源線連接好，先將毛細管溫度傳感器插入膠塞中，再將加熱器放入蒸餾瓶中。取出長棒溫控器傳感器，將傳感器與儀器傳感器接口連接好并放入電爐保溫罩內(nèi)。至此儀器連接完畢。
2．儀器調(diào)試  在蒸餾瓶中加入900 mL水蓋緊加熱器膠塞，  將5mL蒸餾液放入石英蒸餾管中，連接好所有硅膠管連接接口。
3．開機  開機前首先檢查外接是否有冷卻水，將儀器電源插頭插入插座中，打開電源開關，打開冷卻水，觀察冷凝管中有無冷凝水充滿并應回流至水槽中。將溫控儀控制溫度設置為250℃，打開加熱開關及氣泵開關，順時針調(diào)整溫度旋鈕使溫度開關定在110℃，蒸餾瓶中水沸騰后，逆時針調(diào)整溫度旋鈕使水保持微沸既可，調(diào)節(jié)氣體流量計，控制氣體流速為100 ─ 150 mL/min，蒸餾2分
                                1
鐘后觀察冷凝管中是否有蒸餾液滴出，如有則正常，如沒有請檢查管路是否連接好，加熱器電源是否連接好。
 4．關機  關機順序為：關閉加熱─關閉氣泵─關閉冷卻水泵─關閉電源─拔掉電源插頭─結束。
六：測氟儀氟的測定方法
1．方法提要
當各類試樣與磷酸共熱時，含氟礦物（CaF2）被酸分解，通入水蒸氣將其蒸餾分離，氟以氫氟酸和氟硅酸的形態(tài)蒸出，可在15 ─ 18 分鐘將50 mg 以內(nèi)的氟蒸餾*。
 CaF2  +  2H +  =  2HF↑ +   Ca2+
 4HF  +  SiO2  =  SiF4   +   2H2O
 SiF4  +  2HF  =  H2SiF6↑
蒸餾管的蒸餾物溫度以210 ～ 220 ℃（溫控儀指示溫度250℃）比較適宜。溫度過低，則蒸餾不*，結果偏低；溫度過高，則磷酸被蒸出，結果偏高。
 蒸餾液中的氟采用鑭─EDTA容量法測定，加入過量的鑭使其與氟生成氟化鑭沉淀。剩余的鑭，以偶氮胂M為指示劑，用EDTA標準滴定溶液回滴定。反應式如下：
La3+   +    3F—    =     LaF3
La3+ （剩余）  +  H2Y2—  =  LaY—  +   2H+
La — R—（藍色）  +  H2Y2— + 2H+  =  LaY— + H4R （紫紅色）
為消除氟化鑭沉淀對剩余鑭離子的吸附，繼續(xù)加入稍過量的EDTA標準滴定溶液，然后在用鑭標準滴定溶液進行反滴定，反應式如下：

H2Y2— （過量）  +  La3+  =   LaY—   +   2H+2
H4R（偶氮胂M） （紫紅色） +  La3+  =  La — R— （藍色） + 4H+2．試劑
①  三乙醇胺—鹽酸緩沖溶液（pH6.8）:   將150mL三乙醇胺溶于600ml水中,加入170mL鹽酸（1+1），用水稀釋至1L，搖勻。然后用鹽酸（1+1）和三乙醇胺調(diào)節(jié)pH至6.8（用精密pH試紙或pH計檢驗）。
偶氮胂M指標劑溶液（1.5g / L）：稱取0.15g偶氮胂M指示劑，溶于150mL水中。
硝酸鑭標準滴定溶液【c（La（NO3）3=0.01moL/L）】: 稱取4.33g硝酸鑭
【La（NO3）3.6H2O】置于300mL燒杯中，加入100mL水及3滴硝酸（1+1），攪拌溶解后，用水稀釋至1L，搖勻。
EDTA標準滴定溶液【c（EDTA）=0.008moL/L】:稱取3.0gEDTA置于300
mL燒杯中，加入150mL水，加熱溶解，過濾，加水稀釋至1L，搖勻。
3. 標準滴定溶液的標定
EDTA標準滴定溶液濃度的標定：稱取0.3g已于105～110℃烘過2h的
碳酸鈣（CaCO3） ，精確到0.0001g ，置于400mL燒杯中，加入約100mL水，蓋上表面皿，沿杯口滴加鹽酸（1+1）至碳酸鈣全部溶解，加熱煮沸數(shù)分鐘。將溶液冷至室溫，移入250mL容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻。
吸取25.00mL上述溶液于400mL燒杯中,加水稀釋至約200mL，加入適量的CMP混合指示劑，在攪拌下加入氫氧化鉀溶液（200g/L）至出顯綠色熒光后再
過量2-3mL，以EDTA標準滴定溶液滴定至綠色熒光消失并呈顯紅色。
EDTA標準滴定溶液的濃度按下式計算：

 式中：c（EDTA）—EDTA標準滴定溶液的濃度，moL/L;
 V—滴定時消耗EDTA標準滴定溶液的體積，mL；
 m—碳酸鈣的質量，g；
 100.09—CaCO3的摩爾質量，g/moL；
       （2）EDTA標準滴定溶液與硝酸鑭標準滴定溶液體積的標定：從滴定管中緩慢放出10.00 mL 硝酸鑭標準滴定溶液于300mL燒杯中，用水稀釋至約100mL，加入10mL三乙醇胺—鹽酸緩沖溶液（pH6.8）及2—3滴偶氮胂M指示劑（1.5g / L），用EDTA標準滴定溶液（0.008mol/L）滴定至由藍色變?yōu)榧t色后，過量2-3mLEDTA標準滴定溶液，并讀取EDTA標準滴定溶液的總體積（V2）。然后用硝酸鑭標準滴定溶液緩慢滴定至溶液由紅色變?yōu)樗{色，計下硝酸鑭標準滴定溶液的體積（V1）。
  EDTA標準滴定溶液與硝酸鑭標準滴定溶液體積比按下式計算：

      式中  K—每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸鑭標準滴定溶液的毫升數(shù)；
  V1—返滴定時消耗硝酸鑭標準滴定溶液的體積，mL；
 V2—加入EDTA標準滴定溶液的總體積，mL。
硝酸鑭標準滴定溶液對氟化鈣滴定度及對氟的滴定度按下式計算：

式中  TCaF2 —每毫升硝酸鑭標準滴定溶液相當于CaF2的毫克數(shù)，mg/mL；
 K—每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸鑭標準滴定溶液的毫升數(shù)；
 C（EDTA）—EDTA標準滴定溶液的濃度，moL/L；
117.12—（3/2 CaF2）的摩爾質量，g/moL；
TF—每毫升硝酸鑭標準滴定溶液相當于F的毫克數(shù)mg/mL；57.00—（3F）的摩爾質量，g/moL。
5.測氟儀生料、水泥試樣中氟（或氟化鈣）的測定
（1）儀器準備工作：打開電源開關，設定溫控儀溫度250℃，打開溫控儀開關和加熱開關。將產(chǎn)生水蒸氣的蒸餾瓶中的水預先加熱至沸騰（刑詮跏笨墑實苯檔臀露齲?，保持微穬创态（温度不要过笖]?，打开冷却水?br />（2）測定：向300mL燒杯中加入5.00mL硝酸鑭標準滴定溶液（0.01moL/L），加入50mL水，放在冷凝管下端用以承接蒸餾液，使冷凝管下端恰好與液面相接。
 準確稱取0.15g試樣，精確至0.0001g，置于干燥的蒸餾管中（注意：勿使試料粘附于管壁）。加入5mL磷酸（應將粘附于管壁試料沖下），塞上帶有導管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾爐內(nèi)，迅速連接好蒸餾管的進出口部分（進氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出氣的傾斜接嘴與冷凝管相連），蓋上爐蓋，打開氣泵開關，調(diào)節(jié)氣體流量計，控制氣體流速50mL/min。
蒸餾15min，關上氣泵開關，取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾水
沖洗冷凝管2—3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。
5、向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加氫氧化鈉溶液（60g/L）使
液呈紅色，加入1滴鹽酸（1+5）使溶液呈無色，加入10mL緩沖（pH6.8）。
加入3滴偶氮胂M指示劑，用EDTA標準滴定溶液緩慢滴定至由藍色變紅色后，過量4—5mL，放置1min，邊攪拌邊用硝酸鑭標準滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍色。
 氟或氟化鈣的質量百分數(shù)按下式計算：

式中  TF —每毫升硝酸鑭標準滴定溶液相當于氟的毫克數(shù)，mg/mL；
     TCaF2 —每毫升硝酸鑭標準滴定溶液相當于CaF2的毫克數(shù)，mg/mL；
 V—加入硝酸鑭標準滴定溶液的總體積，mL；
V1—滴定時消耗硝酸鑭標準滴定溶液的體積，mL；
 K—每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸鑭標準滴定溶液的毫升數(shù)；
     m—試料的質量，g。
  6. 螢石中氟化鈣的測定
   （1）測定：測定螢石中氟化鈣的含量時需先預測螢石中氟化鈣的大約含量，
確定硝酸鑭標準滴定溶液的加入量。
 （2）預測：向300ml 燒杯中加入35.00ml硝酸鑭標準滴定溶液（0.01moL/L），
放在冷凝管下端用以承接蒸餾液，加水稀釋至100ml，使冷凝管下端與液面恰
好相接。
6測氟儀
 準確稱取60~70mg試樣,精確至0.0001g,置于干燥的蒸餾管中（注意:
勿使試料粘附于管壁）。加入5ml磷酸（應將粘附于管壁試料沖下），立即塞
上帶有導管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾爐內(nèi)，迅速連接好蒸餾管的進出口
部分（進氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出氣的傾斜接嘴與冷凝管相連），打開氣
泵開關，調(diào)節(jié)氣體流量計，控制氣體流量50ml/min.
 蒸餾18min,關上氣泵開關。取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾
水沖洗冷凝管2~3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。
    向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加氫氧化鈉溶液（60g/L）使溶
液呈紅色,加入1滴鹽酸（1+5）使溶液呈無色，加入10mL緩沖溶液（pH6.8）.
    加入3滴偶氮胂M指示劑溶液，用EDTA標準滴定溶液滴定至溶液由
藍色轉呈紅色后，過量4~5mL,放置2min，放置中應攪拌數(shù)次，然后邊攪拌邊用
硝酸鑭標準滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍色。
預測螢石中氟化鈣的質量百分數(shù)按下式計算：

式中：
 TCaF2  --------- 每毫升硝酸鑭標準滴定溶液相當于氟化鈣的毫克數(shù),mg/mL
   V1 --------- 加入硝酸鑭標準滴定溶液的總體積, mL;
 V2 -------- 滴定消耗EDTA標準滴定溶液總體積, mL;
 K -------- 每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸鑭標準滴定溶液的毫升數(shù);
 m -------- 試料質量, g。
實測： 根據(jù)預測時得到的氟化鈣質量百分數(shù)計算出實測螢石試樣
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測氟儀所需的硝酸鑭標準滴定溶液的總體積VA（mL）。
   硝酸鑭標準滴定溶液的總體積按下式計算：

式中：
  X'------   預測時得到氟化鈣質量百分數(shù)；
  TCaF2------ 每毫升硝酸鑭標準滴定溶液相當于氟化鈣的毫克數(shù), mg/mL；
  m -------- 試料質量, mg 。
向300ml燒杯中加入VAmL硝酸鑭標準滴定溶液（0.01moL/L），放在冷
凝管下端用以承接蒸餾液，加水稀釋至100mL，使冷凝管下端與液面恰好相接。
  準確稱取與預測質量相近的試樣（m）精確至0.0001g，置于干燥的蒸餾管中（注意：勿使試料粘附于管壁）。加入5mL磷酸（應將粘附于管壁的試料沖下），立即塞上帶有導管的磨口塞。將蒸餾管放入蒸餾瓶內(nèi)，迅速連接好蒸餾管的進出口部分（進氣的平直接嘴接水蒸氣瓶，出口的傾斜接嘴與冷凝管相連），蓋上爐蓋。打開氣泵開關，調(diào)節(jié)氣體流量計，控制氣體流速50mL/min。
  蒸餾18min，關上氣泵開關。取出蒸餾管，將其置于試管架中。用蒸餾水沖洗冷凝管2~3次，由冷凝管下端取出接收蒸餾液的燒杯。
  向蒸餾液中加入2滴酚酞指示劑溶液，滴加氫氧化鈉溶液（60g/L）使溶
液呈紅色，加入1滴鹽酸（1+5）使溶液呈無色，加入10mL緩沖溶液（pH6.8）.
  加入3滴偶氮胂M指標劑溶液，用EDTA標準滴定溶液滴定至溶液由
藍色轉呈紅色后，過量4~5mL，放置2min，放置中應攪拌數(shù)次，然后邊攪拌
邊用硝酸鑭標準滴定溶液緩慢滴定至溶液呈穩(wěn)定的純藍色。
螢石中氟化鈣的質量百分數(shù)按下式計算：

式中：
 TCaF2 ------- 每豪升硝酸鑭標準滴定溶液相當于氟化鈣的毫克數(shù) mg/mL；
 V1 ------ 加入硝酸鑭標準滴定溶液的總體積 mL；
 V2 ------ 滴定消耗EDTA標準滴定溶液總體積 mL；
 K ------  每毫升EDTA標準滴定溶液相當于硝酸鑭標準滴定溶液的毫升數(shù)；
 M ------  試料質量， g。
（4）注意：當螢石中氟化鈣含量很高時，在預測時加入35mL硝酸鑭標
準滴定溶液的量將不夠。如果分析步驟進行到預測時，當加入偶氮酸M
指示劑后溶液不會呈純藍色而呈藍紫色，此時應滴加入硝酸鑭標準滴定溶液直至溶液呈藍色（由于沉淀吸附指示劑，應補加指示劑以便于觀察），在不斷攪拌下在過量5mL，并放置5min，在放置期間應不斷攪拌。補加2滴
指示劑溶液，用EDTA標準滴定溶液逐滴進行滴定，以下步驟與實測步
驟相同。測氟儀遇到這種情況可以不需要再進行預測。