亚硫酸盐溶液的成分和性质

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亚硫酸盐法制浆厂用来蒸煮木材等纤维原料的药剂是含有SO₂、MHSO₃、MSO₃、MOH等成分的水溶液，通称为亚硫酸盐溶液(或蒸煮液)。其中M代表金属离子，或称盐基，一般为钙、镁、钠或铵。

SO₂在溶液中和水结合成亚硫酸(H₂SO₃)，但一部分SO₂仅溶于水而不和水结合。假定0℃时SO₂成H₂SO₃状态存在的数量为100%，则在其他温度下溶液中H₂SO₃的数量为：

表6－2－53 在大气压力下SO₂在水中的溶解度

表6－2－55 系数R^2C值

3·H₂SO₃+Ca(HSO₃)₂溶液的性质

(1)H₂SO₃的离解常数

亚硫酸溶液的解离平衡常数随温度的提高而降低，可由下式计算：

当增加过剩SO₂的含量时，亚硫酸氢钙的分解温度提高。

4．Mg(HSO₃)₂+MgSO₃溶液的性质

(1)溶液的比重

在15．5℃时，酸液比重与总酸及亚硫酸盐含量m之间的关系如下式：

d=0．9954+0。0064m+0．0114T．A．

上式适用范围：T．A．为1．8～8．0%；m(过剩MgSO₃以SO₂%计)为0～1．2%。根据上式的计算结果列于表6－2－63。

表6－2－63 亚硫酸氢镁溶液的比重

1－水 2－T．A．1．37% 3－T。A．2．65% 4－T．A．5．22% 5－T．A．7．74%

μ=－0．72326+3．60177×10^－6(t－197．5)²+9．73065×10^－4(T．A．t33．122)²－3．13162×10^－4(t)(T．A．)+0．03006m+0．00180S，厘泊

式中 S为硫酸盐中的硫对总硫的重量%，t为华氏温度。

(3)溶液的电导度

电导度是指酸液的单位电势梯度在单位时间内通过单位面积的电量。溶液的电导度(图6－2－38)可用下式表示：

K×10^－4=0．16450331十0．14947439(m)+0．8473771(T．A．)－0．03297562(T．A．)²毫姆欧)

(4)溶液的酸度

亚硫酸氢镁溶液的组成和pH(25℃)值的关系如图6－2－38。当T．A．=2C．A．，也就是酸液的成分全部是Mg(HSO₃)₂时，pH值范围为3．5～4．5。

在一般情况下，酸液的pH值都在室温下进行测定，温度上升后，不同组成的酸液的pH值变化情况如图6－2－40。

〔0．315N Mg(1．01%C．A．)〕

不同盐基的亚硫酸氢盐溶液的pH值随温度上升而提高的数值如下：

上述数字说明，在常用的几种盐基的亚硫酸氢盐溶液中，亚硫酸氢镁溶液的pH值随温度上升而提高的数值最小，亚硫酸氢钠最大，因此蒸煮浆的得率最高。

在50℃时亚硫酸氢镁溶液的SO₂等压线(图6－2－42)。图解示例：在Mg(HSO₃)₂线上方F．A．＞C．A．；下方C．A．＞F．A．，即溶液中有过剩MgSO₃。横坐际表示C．A．，斜主线表示T．A．，曲线为SO₂等压线。

例1：查5%T．A．2．5%C．A．的Mg(HSO₃)₂溶液的SO₂分压。从图6－2－42查5%T．A．，2．5%C．A．与Mg(HSO₃)₂线三线的交点❶ ，沿曲线查出SO₂分压为20毫米汞柱(相当于与SO₂炉气浓度2．64%相平衡)。

例2：查5%T．A．，m为0．2%时溶液SO₂分压。从图6－2－42上5%T．A．斜线与0．2%(C．A．－F．A．)线相交于点❷ 。沿等压线查出SO₂分压为4毫米汞柱(相当于SO₂炉气浓度0．66%相平衡)。

例3：查5%T．A．，F为0．4%时溶液SO₂分压。从图6－2－42上5%T．A．斜线与0．4%(F．A．－C．A．)线相交于点❸ ，沿等压线查出SO₂分压为100毫米汞柱(相当于与SO₂炉气浓度13．2%相平衡)。

(6)MgSO₃的溶解度

具有3个结晶水和6个结晶水的亚硫酸镁在水中的溶解度见表6－2－64和表6－2－65。在不同温度和总酸浓度时MgSO₃的溶解度见图6－2－43。

表6－2－64 MgSO₃．3H₂O在水中的溶解度