本文關鍵詞：氟化鋁和冰晶石的危險性評價與快捷測氟技術研究

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【摘要】：氟化鋁(AlF3)和冰晶石(Na3AlF6)是電解鋁行業(yè)重要的輔助劑和添加劑,我國作為主要的出口國之一,在國際市場占有較大份額。但由于生產工藝不同,導致氟化鋁和冰晶石的品質存在差異,因而各國對氟化鋁和冰晶石的管制尚不能統(tǒng)一,各企業(yè)也存在質疑,特別是對氟化鋁；相應安全數(shù)據(jù)說明書中指出兩種化學品的危害性主要體現(xiàn)在樣品總氟和水溶液中溶出氟含量的多少,此外,樣品氟含量也是產品質量評價的重要指標；然而,受Al3+的干擾,要準確分析出固體樣品總氟和溶出氟含量對樣品前處理要求甚高。本課題比較了無水氟化鋁和濕法氟化鋁的危險性差異,分析了冰晶石的安全風險,擬通過本課題研究為兩種化學品在生產、儲運和使用中可能存在的安全風險提供參考；同時,針對現(xiàn)行的氟化鋁和冰晶石總氟含量測定方法存在的耗時長、操作繁瑣、毒害性等缺點,簡化樣品前處理步驟,優(yōu)化氟離子選擇電極法和鈣離子反滴法檢測樣品中氟的條件；探討了氣相色譜衍生法用于檢測水中溶出氟的可行性。論文研究主要內容和結果有： (1)首先,分析比較了無水氟化鋁和濕法氟化鋁的危險差異,考察了冰晶石可能存在的安全風險。發(fā)現(xiàn),與無水氟化鋁相比,含有三水氟化鋁(AlF3·3H2O)的濕法氟化鋁熱穩(wěn)定性差,在186℃左右便可釋放出HF；同時,由于結晶水的存在,濕法氟化鋁飽和水溶液中的氟可達300mg·L-1,遠遠高出《污水綜合排放標準》限值(10mg·L-1),高于無水氟化鋁和冰晶石在水中的氟含量,也因此增加了濕法氟化鋁與氫氧化鈉固體發(fā)生混合反應的風險；氟化鋁和冰晶石水溶液對碳鋼的腐蝕速率分別為0.078mm.a-1(濕法氟化鋁)、0.22mm·a-1(無水氟化鋁)和0.40mm·a-1(冰晶石),不屬于腐蝕品。綜合比較,三種化學品的安全風險大小為：無水氟化鋁冰晶石濕法氟化鋁。 (2)其次,考察了Al共存對F存在形式的影響以及樣品前處理條件對固體樣品總氟含量測定的影響。F的主要存在形式隨溶液pH、F:Al比例不同而發(fā)生變化。當pH8, F:Al=3時,溶液中主要為A1F2+和AIF3,隨pH增大,A1F2+減少,A1F3增加；F：Al=6時,則主要為A1F3；當pH8時,無論F：Al大小,溶液中主要存在形式都僅有F-；基于此理論數(shù)據(jù)和氟化鋁、冰晶石的熱穩(wěn)定性和與堿的混合危險性,選用氫氧化鈉與氟化鋁或冰晶石反生熔融反應,以氟化鋁為代表,考察了氫氧化鈉用量、焙燒溫度、焙燒時間的影響,得到最佳處理條件為：AlF3:NaOH=1:6(物質的量之比),焙燒溫度為200℃,焙燒時間為1h。處理后的樣品得到的溶液通過19F-NMR和27Al-NMR表征知道氟和鋁的主要存在形式為F-和[Al(OH)4]-。 (3)最后,采用氟離子選擇電極法和鈣離子反滴法檢測樣品總氟,采用氣相色譜衍生法分析水中溶出氟的含量。通過探討溶液pH、掩蔽劑、氟離子濃度和鋁離子濃度對氟離子選擇電極的影響,發(fā)現(xiàn)氟離子選擇電極最佳測試條件為：pH=5-6,以檸檬酸鈉為掩蔽劑,稀釋樣品溶液氟離子濃度為2mmg·L-1；該方法測得值與理論值相對誤差≤0.80%,方法加標回收率為94.25-105.83%。鈣離子反滴法受溶液pH的影響較大,控制溶液pH=8～9,該方法測得值與理論值相對誤差≤1.18%,加標回收率為74.00-98.75%。以氟化鋁在水溶液中溶出氟為研究對象,討論了衍生劑(甲基氯硅烷)添加方式、水浴時間和震蕩條件對氣相色譜檢測結果的影響,發(fā)現(xiàn)衍生劑的最佳添加方式為：直接加入,超聲1mmin,水浴10min：其檢測結果與氟離子選擇電極法測得值一致,方法加標回收率為88.89-113.33%,檢測限為0.026mg·L-1(3倍噪音值),在2-9mg-L-’內有良好線性關系,r=0.9990,R2=0.9970；平行測定五次變異系數(shù)(RSD%)為6.80%。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ086.5;O652

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳艷玲,郭鋒,姜娜;伏安法測定地下水中的氟[J];環(huán)境科學與技術;2000年01期

2 吳永蘭;楊明生;黃娟娟;文茜;;~(19)F-核磁共振法測定甲磺酸帕珠沙星樣品中的氟含量[J];分析化學;2006年06期

3 白占旗;黃瑛;張建君;方小青;;活性氟化鋁的制備及催化氟化性能[J];分子催化;2007年01期

4 賈淑琴;田年益;余志高;;冰晶石標樣法測定氟化鋁中的氟含量[J];甘肅科技;2012年03期

5 牛永生;明大增;李志祥;楊宇靜;尹莉婷;余正興;;氟化鋁產品的生產產能及價格現(xiàn)狀分析[J];貴州大學學報(自然科學版);2011年06期

6 胡瑕;吳婧;翟紫含;張博雅;張劍波;;大氣中氣相和顆粒相三氟乙酸濃度測定[J];分析化學;2013年08期

7 星順梅;;關于氟化鹽中氟含量測定的比較和探討[J];廣州化工;2011年04期

8 凌燕;黃建;;快速測定氟化鋁中各元素含量[J];世界有色金屬;2009年05期

9 葉文龍;吳姝;鄭建強;;我國冰晶石產品生產技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];化工生產與技術;2011年05期

10 楊杰文,蔣新,徐仁扣,季國亮,趙其國;Al與F的絡合作用對土壤吸附Al和F的影響[J];環(huán)境科學學報;2002年02期

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本文編號：1246347