[发明专利]一种含碘氢碘酸浓度的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含碘氢碘酸(即碘化氢-碘-水三元溶液，HI-I₂-H₂O)的浓度分析方法，属 于化学分析技术领域。

背景技术

含碘氢碘酸料液(即碘化氢-碘-水三元溶液，HI-I₂-H₂O)的成分分析操作，在日常实验室 分析、热化学碘硫循环分解水制氢工艺，以及氢碘酸生产工艺中都会用到。以热化学碘硫循 环分解水制氢工艺为例，碘硫循环制氢过程中，依靠Bunsen反应生成的氢碘酸，由于加入了 过量的碘，形成了HI-I₂-H₂O物相，准确地测定出HI-I₂-H₂O中各组分的浓度，对相关工艺的 研究，乃至对现场工艺流程的控制都非常重要。

常规的HI-I₂-H₂O浓度分析方法是滴定法，具体来说是以酸碱滴定法来确定HI的浓度， 而以硫代硫酸钠溶液滴定法，即碘量法来确定I₂的浓度，这样即可获得HI-I₂-H₂O中具体组分 及含量(剩余的一个组分，即H₂O的含量则可通过物料平衡计算得出)。滴定法虽然具有样品 用量少等优点，但由于物料中I₂的存在，滴定法的准确度较难保证，这是因为电对I₂/I^-的标 准电位既不高也不低，I₂可做为氧化剂而被中强的还原剂所还原，碘离子也可做为还原剂而 被中强的或强的氧化剂所氧化，因此待测物料的酸碱度、空气中的氧等因素对滴定过程有较 大的干扰，重复性较差，且滴定法需要对所用的滴定液进行预先配制、精确标定和合理保存， 方能得到令人满意的结果，因此存在操作繁琐、过程耗时的缺陷。

而另外很重要的一点是，HI-I₂-H₂O具有较强的挥发性和强烈的腐蚀性，特别是在加热、 加压的操作条件下。可想而知，该液体物料在实际生产线的管道、容器中是非常难以取样、 分析的。由于以上原因，需要针对HI-I₂-H₂O寻找更为合适的浓度分析方法。

由Gibbs相律可知，热力学平衡条件下，系统的组分数、相数和自由度数之间的关系为： F＝C-P+2

式中：F-体系的自由度数；C-系统的组分数；P-在所选系统中相的数目；

其中自由度数F是当系统为平衡状态时，在不改变相的数目情况下，可独立改变的因素 (独立变量，如温度、压力、密度等)的个数，而对于HI-I₂-H₂O这一三组分体系，在常压和给 定温度下，

F＝C(3种组分)-P(1相)+0(定温常压，此项值为0)＝2

自由度数F为2，表明只要确定HI-I₂-H₂O体系的2个可独立改变的因素(即独立变量)， 该体系的所有物化性质(理所当然包括其组成与浓度)即为确定值。因此，可选择较为容易采 集的2个独立变量，通过它们来确定HI-I₂-H₂O样品的浓度数据。在HI-I₂-H₂O溶液众多的物 理化学性质中，密度和粘度这两个变量相互独立，同时又都与溶液的组成密切相关，当溶液 中HI或I₂的含量发生变化时，溶液的密度和粘度会显著变化。因此，密度、粘度可作为独立 变量来确定HI-I₂-H₂O的浓度。

HI-I₂-H₂O物料的密度和粘度值是较易测定的参数，有多种成熟的方法和仪器可对其进行 测定，如密度值，可采用天平和量筒称量法简单测定，也可用浮子式密度计、比重瓶、U型 管振荡式密度计测定，此还可以有多种在线检测手段，如伽玛射线密度计、在线密度变送器 等，或采用一组压力传感器测定一定高度差物料的压差后，计算得出密度值。而粘度值可采 用旋转式粘度计、超声波式粘度计或毛细管式粘度计进行测定，其中同样包含了很多种在线 粘度测定装置，特别是超声波振动式在线粘度计。