实验原理 水泥中的三氧化硫主要来自石膏，在强酸性阳离子交换树脂R-SO3·H的作用下，石膏在水中迅速溶解，离解成Ca2+ 和SO42- 离子。Ca2+离子迅速与树脂酸性基团的H+ 离子进行交换，析出H+ 离子，它与石膏中SO42-作用生成H2SO4（硫酸），直至石膏全部溶解，其离子交换反应式为： 或 CaSO4+ 2(R-SO3·H) (R-SO3)2·Ca + H2SO4 在石膏与树脂发生离子交换的同时，水泥中的 C 3 S 等矿物将水解，生成氢氧化钙与硅酸： 3CaO·SiO2+ n H2O → Ca(OH)2 + SiO2·m H2O 所得 Ca(OH) 2 ，一部分与树脂发生离子交换，另一部分与 H 2 SO 4 作用，生成 CaSO 4 ，再与树脂交换，反应式为： Ca(OH)2 + 2(R-SO3·H) (R-SO3)2·Ca + 2 H2O Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2 H2O （23-3） CaSO4 + 2(R-SO3·H) (R-SO3)2·Ca + H2SO4 （23-4） 熟料矿物水解的水解产物参与离子交换达到平衡时，并不影响石膏与树脂进行交换生成的H2SO4量，但使树脂消耗量增加，同时溶液中硅酸含量的增多，使溶液PH值减小，用NaOH滴定滤液时，所用指示剂必须与进入溶液的硅酸量相适应。 当石膏全部溶解后，将树脂及残渣滤除所得滤液，由于C3S等水解的影响，使其中尚含Ca(OH)2和CaSO4 。为使存在于滤液中的Ca(OH)2中和，并使滤液中尚未转化的CaSO4全部转化成等当量的H2SO4 ，必须在滤除树脂和残渣后的滤液中再加入树脂进行第二次交换，其反应按式(23-3)、式(23-4)进行。然后滤除树脂，用已知浓度的氢氧化钠标准溶液滴定生成的硫酸，根据消耗氢氧化钠标准溶液的毫升数，计算试样中三氧化硫百分含量： 2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O 在强酸性阳离子交换树脂中，若含钠型树脂时，它提供交换的阳离子为Na+，与石膏交换的结果将生成NaSO4，使交换产物H2SO4量减少，由NaOH溶液滴定算得SO3含量偏低。强酸性阳离子交换树脂出厂时一般为钠型，所以在使用时须预先用酸处理成氢型。用过的树脂(主要是钙型)，也须用酸进行再生，使其重新转变成氢型以便继续使用。
