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电位滴定法在纯碱分析中的应用

纯碱作为一种重要的工业原料, 在玻璃工业、化学工业等方面有着极其广泛的应用。对于纯碱的下游用户, 除了关注纯碱产品的总碱量、氯化钠等含量外, 对纯碱烧失量也是必须考虑的因素, 而在生产过程中, 对纯碱中碳酸氢钠的关注度是非常高的, 因为它既反映生产的稳定状态, 又对产品质量有直接影响。一直以来, 对于纯碱的成分分析, 一般都采用容量分析方法。目前, 随着仪器分析的飞速发展, 分析方法也在不断改进。电位滴定法因其方便、准确、无毒、环保等特点在对纯碱中氯化物含量和碳酸氢根的分析上, 得到了越来越广泛的应用。

1 电位滴定仪法在纯碱氯化物含量测定中的应用

1.1 操作步骤

分别称取四份烘干后的Na2CO3标准物试样2.00g, 置于100mL烧杯中, 加40mL水溶解, 放入电磁搅拌子, 将烧杯置于电磁搅拌器上, 插入饱和甘汞参比电极、指示电极银电极, 连接好仪器, 调整电位计零点, 用硝酸银标准溶液C (AgNO3) =0.05000mol/L滴定, 直至滴定仪自动停止滴定。

表1 纯碱氯化物含量测定分析    下载原表

由表1可见, 电位滴定法测定氯化物含量准确度非常高, 完全在误差范围内。

1。2 优势分析

1) 电位滴定法的应用, 取消了原有毒标准溶液硝酸汞的配标和使用, 更加环保和安全。

2) 统一了出厂检验与现场检验用标准溶液 (硝酸银标液) , 减小了分析误差的来源。

3) 由于纯碱盐分较低, 消耗标准溶液量很少, 采用电位滴定仪, 读数更精确, 提高了准确度和精密度。

4) 通过仪器的自动化滴定, 减小了人工的操作, 工作效率更高。

2 电位滴定法在纯碱碳酸氢钠含量测定中的应用

氨碱法是纯碱生产的一种重要方法, 该方法以原盐、石灰石为原料, 通过石灰石煅烧、盐水精制、吸收、碳化等工序, 得到重碱, 重碱在煅烧炉内煅烧后即可得到纯碱。在生产正常的情况下, 纯碱中碳酸氢钠含量微乎其微, 但在生产出现波动时, 如出现低温碱时, 会有部分NaHCO3分解不完全, 造成纯碱中含有一定量的NaHCO3, 从而影响产品的品质。为了确认其对产品的影响程度, 需要对纯碱中含有的碳酸氢钠进行分析。

2.1 纯碱中碳酸氢钠含量测定的常用方法

2.1.1 双指示剂法

分别取一定量的纯碱样品 (1.7000g) , 用水溶解, 以甲酚红-百里香酚蓝为指示剂, 用C (HCl) =1.000mol/L盐酸标液滴定, 至出现玫瑰红色, 为第一滴定终点, 消耗盐酸体积为V1。再加一滴甲基橙指示剂, 继续滴定至溶液呈橙红色, 为第二滴定终点, 第二步滴定消耗盐酸体积为V2, 结果见表2。

 

表2 双指示剂法测定碳酸氢钠含量结果    下载原表

由表2可见, 此方法在滴定过程中第一步终点变色不敏锐, 指示剂甲酚红-百里香酚蓝变色期长, 因而影响V1、V2的读数结果, 滴定误差大, 另外, 在NaHCO3含量低时, 无法得出结果。

2。1。2 氯化钡法

向样品溶液中加入定量过量的NaOH标液, 浓度为C (NaOH) =1.000 mol/L, 此时存在如下反应:NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O, 然后向溶液中加入过量的氯化钡溶液, 使原有的Na2CO3和新生成的Na2CO3均转化为碳酸钡沉淀, 再以酚酞为指示剂, 用C (HCl) =1.000 mol/L返滴过剩的NaOH标液, 滴定体积为V, 由此计算碳酸氢钠含量, 结果见表3。

 

表3 氯化钡法测定碳酸氢钠含量结果    下载原表

由表3可见, 分析结果的平行性较差, 误差较大。

因试样中CO32-含量高, 氯化钡溶液加入量不易控制, CO32-可能沉淀不完全;其次生成的大量碳酸钡沉淀在酚酞加入后影响终点颜色的观察。

2.2 方法验证

纯碱中的烧失量由两部分组成, 一部分为NaHCO3加热分解产生, 2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑, 也即 (H2O+CO2) 的量。另一部分为纯碱中原有水分的量, 所以根据NaHCO3含量推测出的纯碱烧失量至少为:

 

用上述两种方法分别测定NaHCO3含量及分解损失量, 并与烧失量进行对比, 结果见表4。

表4 测量结果对比    下载原表

由表4可见, 在实际工作中, 由计算所得NaHCO3分解损失量总体比实际的烧失量还大, 和理论不符, 可以说明此方法偏差较大, 在实际应用中存在不足。

3 ZDJ-3D型全自动电位滴定仪测定碳酸氢钠

3。1 电位滴定法测定原理

以盐酸标液C (HCl) =1.000mol/L为滴定剂, 采用复合电极, 随着滴定剂的加入, 发生化学反应, 待测离子浓度不断发生变化, 引起电极电位变化, 等当点附近离子浓度发生突变, 因而引起电位的突跃, 以此确定滴定终点。

此方法的反应原理虽然与双指示剂法相同, 但反应中不加指示剂, 克服了指示剂的颜色干扰, 完全靠电位变化△E/△V寻求终点。结果计算公式也同双指示剂法, 将两等当点的V1、V2值代入即可。

3。2 方法验证

选取六个样品, 用电位滴定仪分别测定其中NaHCO3含量以及样品的烧失量, 结果见表5。

表5 电位滴定仪分别测定结果    下载原表

由表5可见, NaHCO3%数据合理, 符合实际, 在生产波动, 出现低温碱时, 此方法也能结合车间的定性分析, 及时检出, 把好质量关, 防止外流出厂, 造成不良影响。

3.3 方法优势

1) 读数精确, 保留小数点后3位, 而普通滴定只能读小数点后2位。

2) 滴定过程磁力搅拌比手工摇动更均匀。

3) 滴定曲线E-V曲线和△E/△V-△V曲线光滑、有规律, 突跃拐点明显, 等当点清晰。

4) 滴定速度快, 电位滴定每个样品测定只需几分钟, 工作效率高。

3.4 调试中的重点环节

1) 严格处理样品, 对所测样品要溶解、过滤, 保证吸取样品的均匀性, 因微小杂质的引入可能引起较大结果误差。

2) 第一等当点到达的△E/△V值远小于第二等当点的△E/△V值, 因而等当点阈值设定尽量小, 以使其低于第一等当点的△E/△V值, 否则, 试验中出现“无等当点”, 试验失败。

3) 因NaHCO3含量低, 两等当点处读数的精确性非常关键, 为减小误差, 要求设定的“最小增量值”尽量小。

4 结语

电位滴定法在纯碱分析中应用以来, 除了在纯碱氯化物含量测定中的广泛应用, 在碳酸氢钠含量测定方面, 结合中间控制的定性试验, 已多次报出有效数据, 及时指导了生产, 避免了因不合格产品流出而给公司造成的经济损失。同时由于低温碱的产生会影响后续重灰粒度, 所以碳酸氢钠测定的及时性、准确性对生产更具实际意义。