xác định thành phần fe2o3 và al2o3 trong xi măng

COMPANY LOGO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
******
TIỂU LUẬN MÔN
PHÂN TÍCH CÔNG NGHIỆP
ĐỀ TÀI
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Fe2O3 VÀ Al2O3
TRONG XI MĂNG

GVHD: Th.S Trần Nguyễn An Sa
SVTH : Phan Thị Ngọc Hạnh
MSSV : 09209781
Lớp : DHPT5
COMPANY LOGO
NỘI DUNG
Xác định hàm lượng Fe2O3 và Al2O3 trong xi măng
Sơ đồ phân tích Fe2O3, Al2O3 trong xi măng
1
2
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
3
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
4
Tổng quan về xi măng
COMPANY LOGO

Xi măng là một chất kết dính chịu nước có khả năng đóng rắn trong
môi trường không khí và nước. Thành phần chủ yếu gồm CaO kết hợp
với ba oxit chính SiO2, Al2O3, Fe2O3 để tạo thành bốn khoáng chính
* C3S (3CaO.SiO2) * C2S (2CaO.SiO2)

* C3A (3CaO.Al2O3) * C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3)

Dựa vào thành phần khoáng C3A và C4AF, ta có
•
Xi măng alumin: > 1,5
•
Xi măng pooc lăng thường: = 0,4 – 1,5
•
Xi măng xêlit: < 0,4


Tổng quan về xi măng
Xác định hàm lượng Fe2O3 và Al2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Tổng quan về xi măng

Thành phần hóa học xi măng Pooclăng gồm bốn loại oxit chủ yếu
CaO : 63% - 67% Al2O3 : 4 - 7%
SiO2 : 21% - 24% Fe2O3 : 2,5 - 4%

Nguyên nhân gây cho xi măng kém bền trong môi trường sunfat là
C3A, do đó nhiệm vụ lúc thiết kế phối liệu, chuẩn bị dây chuyền
kỹ thuật và nguyên liệu sản xuất ra clinker thì lượng C3A phải
giảm tối thiểu và tăng lượng C4AF.
P= = L


Xác định hàm lượng Fe2O3 và Al2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Sơ đồ phân tích Al2O3 và Fe2O3 trong xi măng

Cân 1g ± 0.05g mẫu xi măng
Hòa tan với
HCl + NH4Cl
Nung với
K2CO3 + Na2CO3
SiO2 chưa tinh khiết
được xử lý với
HF +H2SO4
Nước lọc vào bình
định mức 500 ml
dung dịch A
Nung cặn với
KHSO4 hoặc
K2S2O7
25 ml. Xác định Fe2O3
bằng EDTA
100 ml loại canxi,magiê, sắt, titan.
Định mức 250 ml lọc khô
100ml. Xác định Al2O3
bằng Zn(CH3COO)2
Cô mẫu
Lọc mẫu
Pha phụ gia Không pha phụ gia
Xác định hàm lượng Fe2O3 và Al2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
Phương pháp chuẩn độ phức chất
1
Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử
2

Phương pháp trắc quang với thuốc thử SSA
3
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Phương pháp chuẩn độ phức chất (TCVN 141:2008)

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp phân tích hóa học cho các
loại xi măng pooclăng, clanhke xi măng pooclăng.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho clanhke và xi măng pooclăng
chứa Bari.

Nguyên tắc

Chuẩn độ sắt (III) bằng dung dịch EDTA ở môi trường pH 1,5
đến 1,8 với chỉ thị axit sunfosalixylic. Khi kết thúc chuẩn độ
màu dung dịch chuyển từ tím đỏ sang vàng rơm.
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Phương pháp chuẩn độ phức chất
25 ml dung dịch A
1 ml H2O2 30%
Đun sôi nhẹ
2ml axit
sunfosalixylic 10%
Thêm nước cất
đến 100ml
Nhỏ từ từ HCl (1+1)

và NaOH 10% để điều
chỉnh pH 1.5 -1.8
Đun nóng đến
50 – 600C
Chuẩn độ bằng
EDTA 0.01M
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Phương pháp chuẩn độ phức chất
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng

Phương trình phản ứng

Phản ứng chuẩn độ: Fe3+ + H2Y2- FeY- + 2H+

Phản ứng chỉ thị: FeInd- + H2Y2- FeY- + H2In2-

Các lưu ý trong quy trình

Chuẩn độ sắt (III) bằng dung dịch EDTA ở môi trường pH 1,5
đến 1,8 với chỉ thị SSA, đến khi dung dịch chuyển từ tím đỏ sang
vàng rơm (hay dung dịch chuyển từ màu đỏ cam sang không
màu hoặc màu vàng nhạt).

Khi chỉnh pH có thể dùng dung dịch NH3 đậm đặc và dung dịch
HCl (1:1).


COMPANY LOGO


Công thức tính

Hàm lượng sắt oxit (Fe2O3) tính bằng phần trăm theo công thức
% Fe2O3 = 100

V là thể tích dung dịch tiêu chuẩn EDTA 0,01M tiêu thụ khi
chuẩn độ, tính bằng mililit.

0,0007985 là khối lượng Fe2O3 tương ứng với 1 ml dung dịch
EDTA 0,01 M, tính bằng gam.

m là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để phân tích,
tính bằng gam.

Chênh lệch giữa hai kết quả song song không lớn hơn 0,15%.


Phương pháp chuẩn độ phức chất
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO

Phạm vi áp dụng

Phương pháp này áp dụng cho mẫu có hàm lượng Fe2O3 lớn
hơn 2.5%.

Nguyên tắc

Khử sắt Fe3+ trong dung dịch đến Fe2+ bằng Sn2+ . Sau đó
chuẩn độ Fe2+ bằng dung dịch kalidicromat tiêu chuẩn với

chỉ thị baridiphenylamin sunfonat, kết thúc chuẩn độ khi dung
dịch chuyển sang màu tím xanh.
Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử (TCVN 7947:2008)
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử
200 ml
dung dịch A
Cô cạn dung dịch
đến 25ml – 30ml
Từng giọt
SnCl2
Thêm dư 1
giọt SnCl2
Pha loãng đến
thể tích 100ml
5ml HgCl2
15ml hỗn hợp
H2SO4 +
H3PO4
4-5 giọt bari
diphenylamin
sunfonat
Chuẩn độ bằng
K2Cr2O7 0.05N
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng

Phương trình phản ứng


Khử trước Fe3+ Fe2+ bằng SnCl2: 2Fe3+ + Sn2+ 2Fe2+
+Sn4+

Loại bỏ lượng dư SnCl2 bằng dung dịch HgCl2
SnCl2 + 2HgCl2 Hg2Cl2 + SnCl4

Phản ứng chuẩn độ
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

Các lưu ý trong quy trình

Phải chuyển Fe3+ Fe2+ bằng SnCl2

Chỉ được phép dư rất ít SnCl2


Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử
COMPANY LOGO
Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử

Công thức tính

Hàm lượng Fe2O3 tính bằng phần trăm theo công thức
% Fe2O3 = 100

0.0039925 là số gam Fe2O3 ứng với 1ml dung dịch K2Cr2O7
0.05N.

V là thể tích dung dịch K2Cr2O7 0.05N tiêu thụ, tính bằng mililit.


m là khối lượng mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

Chênh lệch cho phép giữa hai kết quả xác định song song 0,20%

Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO

Phạm vi áp dụng

Phương pháp này áp dụng cho mẫu có hàm lượng Fe2O3 2.5%

Nguyên tắc

Trong môi trường amoniac, ion Fe3+ tạo với thuốc thử axit
sunfosalixylic phức chất màu vàng, có cực đại hấp thu tại bước
sóng λ= 420 nm – 430 nm, cường độ màu của phức tỉ lệ với
nồng độ Fe3+ có trong dung dịch.



Phương pháp trắc quang với thuốc thử SSA
(TCVN 7947:2008)
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Phương pháp trắc quang với thuốc thử SSA
25 ml dung dịch A
Bình định
mức 100ml
Thêm nước

đến thể tích
khoảng 50ml
Từng giọt amoniac
Cho dư
1ml amoniac
Sau 15 – 20 phút đo
quang ở bước sóng
420 nm – 430 nm
10 ml axit
sunfosalixylic 10%
Định mức
thành 100 ml,
lắc đều
Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng

Tiến hành xây dựng đường chuẩn Fe2O3 như với mẫu. Từ mật độ
quang của mẫu và dãy chuẩn tính ra hàm lượng Fe2O3 có trong
mẫu.
COMPANY LOGO
Phương pháp trắc quang với thuốc thử SSA

Công thức tính

Hàm lượng Fe2O3 tính bằng phần trăm theo công thức
% Fe2O3 = 100
Trong đó

là khối lượng Fe2O3 tìm được trên đường chuẩn, tính
bằng gam.


là khối lượng mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

Chênh lệch cho phép giữa hai kết quả xác định song song 0,05%

Xác định hàm lượng Fe2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
Phương pháp chuẩn độ phức chất
1
Phương pháp chuẩn độ phức chất
– kỹ thuật chuẩn độ thay thế
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
2
COMPANY LOGO

Nguyên tắc

Loại canxi và magie có trong dung dịch bằng cách dùng NH4OH
25% kết tủa nhôm sau đó hòa tan lại kết tủa bằng HCl (1+1).

Tách nhôm ra khỏi các nguyên tố ảnh hưởng như sắt, titan bằng
kiềm mạnh. Tạo phức nhôm với EDTA dư ở pH= 5,5. Chuẩn độ
lượng dư EDTA bằng Zn(CH3COO)2 với chỉ thị xylenol da cam.

Dùng natri florua giải phóng EDTA khỏi phức complexonat nhôm,
dùng dung dịch tiêu chuẩn Zn(CH3COO)2 0,01 M chuẩn độ
lượng EDTA được giải phóng, từ đó tính ra hàm lượng nhôm.
Phương pháp chuẩn độ phức chất (TCVN 141:2008)
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO

Phương pháp chuẩn độ phức chất
Khuấy đều
Metyl đỏ
Cho dư 1 giọt
NH4OH 25%
Khuấy đều
Đun sôi nhẹ
Rửa tủa
bằng nước
cất 2 – 3
lần. Hòa
tan tủa
bằng HCl
30 ml
NaOH
30%
Lọc khi còn
nóng

Đun sôi để
nguội
Định mức
thành 250ml
100 ml dung
dịch đã lọc
Thêm 20ml
dd EDTA +
1-2 giọt PP
HCl và NaOH để
chỉnh pH = 7

Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
100 ml dd A
1-2 g NH4Cl
15 ml dd đệm
pH=5,5
COMPANY LOGO
Phương pháp chuẩn độ phức chất
Xylenol da
cam 0.1%
10 ml NaF
3%
Đun sôi 3
phút
Để nguội đến
70 -800 C
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
Đun nóng đến
800 C
Zn(CH3COO)2
0,01M
Zn(CH3COO)2
0,01M
COMPANY LOGO

Phương trình phản ứng

Loại canxi và magie: Al3+ + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4+

Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O


Tạo phức nhôm với EDTA dư ở pH= 5,5
Al3+ + H2Y2- AlY- + 2H+

Phản ứng chuẩn độ Zn2+ + H2Y2- ZnY2- + 2H+

Phản ứng chỉ thị Zn2+ + H2Ind2- ZnIn2-

Các lưu ý trong quy trình

Cần phải rửa tủa kỹ đến hết Cl- (thử bằng dung dịch AgNO3)


Phương pháp chuẩn độ phức chất
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO

Công thức tính

Hàm lượng Al2O3 tính bằng phần trăm theo công thức
% Al2O3 = 100

VZn là thể tích dung dịch tiêu chuẩn Zn(CH3COO)2 0.01 M tiêu thụ
khi chuẩn độ.

0.0005098 khối lượng Al2O3 tương ứng với 1ml Zn(CH3COO)2
0.01M.

K là hệ số nồng độ giữa dung dịch Zn(CH3COO)2 0.01 M và dung
dịch EDTA tiêu chuẩn 0.01 M.


m là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để phân tích.

Chênh lệch cho phép giữa hai kết quả xác định song song 0,15%

Phương pháp chuẩn độ phức chất
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
COMPANY LOGO

Nguyên tắc

Tách nhôm khỏi các thành phần khác rồi cho Al3+ tạo phức với
EDTA dư ở pH= 5,5. Chuẩn độ lượng dư EDTA bằng dung dịch
Zn(CH3COO)2 với chỉ thị xylenol da cam (lần thứ nhất).

Cho NaF tác dụng với phức chất của nhôm để đẩy ra một lượng
EDTA tương ứng với nhôm. Chuẩn độ (lần thứ hai) lượng EDTA
bị đẩy ra bằng dung dịch Zn(CH3COO)2 tiêu chuẩn, từ đó tính
ra hàm lượng nhôm oxit có trong mẫu.
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
Phương pháp chuẩn độ phức chất - kỹ thuật
chuẩn độ thay thế (TCVN 7947:2008)
COMPANY LOGO
Xác định hàm lượng Al2O3 trong xi măng
Phương pháp chuẩn độ phức chất - kỹ thuật
chuẩn độ thay thế
1 -2 g NH4Cl
25 ml dd A
Đun nóng
dung dịch
Từng giọt NH4OH (1:1)

1-2 giọt HCl
(1:1)
30 ml
urotropin 30%
Đun nóng dung
dịch đến gần sôi
Lọc nóng dung dịch
Rửa cốc và kết
tủa 5-7 lần bằng
urotropin 10%
Hòa tan kết tủa
bằng HCl (1:1)
Rửa bằng
nước nóng
25 ml EDTA 1 %
2 giọt PP 0,1 %
Nhỏ từ từ HCl (1+1)
và NaOH 10%