一種含碘氫碘酸濃度的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種含碘氫碘酸（即碘化氫-碘-水三元溶液，hi-i2-h2o)的濃度分析方 法，屬于化學分析技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 含碘氫碘酸料液（即碘化氫-碘-水三元溶液，hi-i2-h2o)的成分分析操作，在日常 實驗室分析、熱化學碘硫循環(huán)分解水制氫工藝，以及氫碘酸生產(chǎn)工藝中都會用到。以熱化學 碘硫循環(huán)分解水制氫工藝為例，碘硫循環(huán)制氫過程中，依靠 Bunsen反應(yīng)生成的氫碘酸，由于 加入了過量的碘，形成了 ΗΙ-Ι2-Η20物相，準確地測定出ΗΙ-Ι2-Η20中各組分的濃度，對相關(guān) 工藝的研究，乃至對現(xiàn)場工藝流程的控制都非常重要。
[0003] 常規(guī)的ΗΙ-Ι2-Η20濃度分析方法是滴定法，具體來說是以酸堿滴定法來確定HI的濃 度，而以硫代硫酸鈉溶液滴定法，即碘量法來確定1 2的濃度，這樣即可獲得HI-12-H20中具體 組分及含量(剩余的一個組分，即H 20的含量則可通過物料平衡計算得出）。滴定法雖然具有 樣品用量少等優(yōu)點，但由于物料中12的存在，滴定法的準確度較難保證，這是因為電對Ι 2/Γ 的標準電位既不高也不低，12可做為氧化劑而被中強的還原劑所還原，碘離子也可做為還 原劑而被中強的或強的氧化劑所氧化，因此待測物料的酸堿度、空氣中的氧等因素對滴定 過程有較大的干擾，重復性較差，且滴定法需要對所用的滴定液進行預先配制、精確標定和 合理保存，方能得到令人滿意的結(jié)果，因此存在操作繁瑣、過程耗時的缺陷。
[0004] 而另外很重要的一點是，ΗΙ-Ι2-Η20具有較強的揮發(fā)性和強烈的腐蝕性，特別是在 加熱、加壓的操作條件下?？上攵撘后w物料在實際生產(chǎn)線的管道、容器中是非常難以 取樣、分析的。由于以上原因，需要針對ηι-ι 2-η20尋找更為合適的濃度分析方法。
[0005] 由Gibbs相律可知，熱力學平衡條件下，系統(tǒng)的組分數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù)之間的關(guān) 系為:F = C-P+2
[0006] 式中:F-體系的自由度數(shù);C-系統(tǒng)的組分數(shù);P-在所選系統(tǒng)中相的數(shù)目；
[0007] 其中自由度數(shù)F是當系統(tǒng)為平衡狀態(tài)時，在不改變相的數(shù)目情況下，可獨立改變的 因素(獨立變量，如溫度、壓力、密度等）的個數(shù)，而對于hi-i 2-h2o這一三組分體系，在常壓和 給定溫度下，
[0008] F = C(3種組分)_P(1相)+0(定溫常壓，此項值為0)=2
[0009] 自由度數(shù)F為2,表明只要確定ΗΙ-Ι2-Η20體系的2個可獨立改變的因素（即獨立變 量），該體系的所有物化性質(zhì)(理所當然包括其組成與濃度）即為確定值。因此，可選擇較為 容易采集的2個獨立變量，通過它們來確定ΗΙ-Ι 2-Η20樣品的濃度數(shù)據(jù)。在ΗΙ-Ι2-Η20溶液眾 多的物理化學性質(zhì)中，密度和粘度這兩個變量相互獨立，同時又都與溶液的組成密切相關(guān)， 當溶液中HI或1 2的含量發(fā)生變化時，溶液的密度和粘度會顯著變化。因此，密度、粘度可作 為獨立變量來確定ΗΙ-Ι2-Η 20的濃度。
[0010] hi-i2-h2o物料的密度和粘度值是較易測定的參數(shù)，有多種成熟的方法和儀器可對 其進行測定，如密度值，可采用天平和量筒稱量法簡單測定，也可用浮子式密度計、比重瓶、 U型管振蕩式密度計測定，此還可以有多種在線檢測手段，如伽瑪射線密度計、在線密度變 送器等，或采用一組壓力傳感器測定一定高度差物料的壓差后，計算得出密度值。而粘度值 可采用旋轉(zhuǎn)式粘度計、超聲波式粘度計或毛細管式粘度計進行測定，其中同樣包含了很多 種在線粘度測定裝置，特別是超聲波振動式在線粘度計。
[0011] hi-i2-h2〇物料的密度、濃度是兩個互相獨立又與溶液組成密切相關(guān)的物理量，其 易于檢測甚至能夠?qū)崿F(xiàn)同時在線檢測的特性，使我們能夠通過測定密度、濃度這兩個變量 來確定給定壓力和溫度下的hi-i2-h 2〇物料的濃度，其理論依據(jù)如前所述:給定溫度、壓力條 件下HI -12-H20體系的自由度數(shù)為2。而針對HI -12-H20這一液體物料的特性來說，溫度的變 化對其密度、粘度有較為明顯的影響，而在0.1至1 OMPa的一般工藝條件下，壓力對其體積 (即密度)影響很小，對粘度影響也較小，因此在進行密度、粘度測試時，主要考慮溫度條件 即可。
[0012] 由以上分析可看出，可以通過測定密度、濃度這兩個變量來確定給定壓力和溫度 下的hi-i2-h2〇物料的濃度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于提供一種含碘氫碘酸濃度的分析方法，即通過建立數(shù)學模型的 方法，取代常規(guī)化學滴定分析方法，避免其取樣危險、操作繁瑣、過程耗時、無法在線檢測等 缺點。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0015] -種含碘氫碘酸濃度的分析方法，其特征在于該方法包括如下步驟：
[0016] 1)配制一系列具有梯度濃度分布的含碘氫碘酸標準樣品；
[0017] 2)采用密度測定裝置測定各標準樣品在同一溫度下的密度值；
[0018] 3)采用粘度測定裝置測定各標準樣品在上述同一溫度下的粘度值；
[0019] 4)通過數(shù)學擬合，建立含碘氫碘酸的濃度、密度以及粘度三者之間的數(shù)學關(guān)系式：
[0020] p = ai+bi · x+ci · y (1)
[0021] q = a2+b2 · x+C2 · y+cb · x2+e2 · y2+f · x · y (2)
[0022] 式中:P為含碘氫碘酸的密度值，單位為g/mL;
[0023] η為含碘氫碘酸的粘度值，單位為厘泊；
[0024] X代表物料中HI的濃度，單位為mo 1 /L;
[0025] y代表12的濃度，單位為mol/L;
[0026] &1、131、〇1、 &2、132、(32、(12、62和€為數(shù)學擬合過程中得到的參數(shù)值；
[0027] 5)采用密度測定裝置測定出待測含碘氫碘酸樣品的密度值，測定時物料的溫度與 測定標準樣品密度時物料的溫度一致;采用粘度測定裝置測定出待測含碘氫碘酸樣品的粘 度值，測定時物料的溫度與測定標準樣品密度時物料的溫度一致；
[0028] 6)利用步驟4)中的公式(1)和(2)聯(lián)立計算出待測含碘氫碘酸樣品的濃度。
[0029] 本發(fā)明所述的密度測定裝置采用天平-量筒、浮子式密度計、比重瓶、U型管振蕩式 密度計、伽瑪射線密度計、在線密度變送器或壓力傳感器。
[0030] 本發(fā)明所述的粘度測定裝置采用旋轉(zhuǎn)式粘度計、超聲波式粘度計或毛細管式粘度 計。
[0031] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性效果:本發(fā)明由于采用密度值和粘度值作為測定參 數(shù)，數(shù)據(jù)采集方便快捷，分析結(jié)果準確，可克服常規(guī)滴定分析方法操作繁瑣、過程耗時、無法 在線檢測等缺點;而且不需要準備和使用任何化學試劑以及化學分析儀器。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的含碘氫碘酸濃度的分析方法的【具體實施方式】做進一 步詳細說明。這些實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制。
[0033] 本發(fā)明提出的含碘氫碘酸濃度的分析方法，其具體包括如下步驟：
[0034] 1)配制一系列具有梯度濃度分布的含碘氫碘酸標準樣品；
[0035] 2)采用密度測定裝置測定各標準樣品在同一溫度下的密度值，密度測定裝置可以 采用天平和量筒、浮子式密度計、比重瓶、U型管振蕩式密