電位滴定儀測定工業(yè)氧化鋁中的氧化碳和氧化鈉

電位滴定儀測定工業(yè)氧化鋁中的氧化碳和氧化鈉

目前，測定氫氧化鈉和碳酸鈉含量的方法通常采用人工滴注法，對樣品進(jìn)行了很長的時(shí)間、消耗和整個(gè)過程進(jìn)行了人工操作。同時(shí)，體積讀誤、最終顏色評價(jià)誤差和錐形球動(dòng)搖不均勻等因素可能導(dǎo)致測量誤差。而自動(dòng)電位滴定法是通過指示電極的電位變化由儀器自動(dòng)判斷終點(diǎn),并進(jìn)行結(jié)果處理,具有分析時(shí)間短,消耗試劑少,自動(dòng)化程度高,終點(diǎn)準(zhǔn)確,能在混濁、有顏色或找不到合適的指示劑溶液中進(jìn)行滴定的特點(diǎn)。GB/T4348.1—2000標(biāo)準(zhǔn)中采用化學(xué)滴定法測定氫氧化鈉和碳酸鈉的含量。筆者分別采用自動(dòng)電位滴定法和人工滴定法進(jìn)行了樣品分析。1試驗(yàn)部分1.1總堿甲酚的質(zhì)量檢測化學(xué)滴定法的原理:試樣溶液中先加入氯化鋇,將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鋇沉淀,然后以酚酞為指示劑,用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至終點(diǎn)。以溴甲酚綠-甲基紅混合液為指示劑,用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至終點(diǎn),測得氫氧化鈉和碳酸鈉含量的總和,再減去氫氧化鈉的含量,則可測得碳酸鈉的含量。電位滴定法原理:試樣溶液中插入pH值玻璃電極為指示電極,隨著滴定劑的加入,被測離子濃度不斷變化,指示電極的電位也相應(yīng)地變化,在等當(dāng)點(diǎn)附近發(fā)生電位的突躍。根據(jù)測得的工作電池電動(dòng)勢來確定滴定終點(diǎn)。1.2試驗(yàn)設(shè)備及儀器化學(xué)滴定法所用的試驗(yàn)儀器:酸式滴定管,50.00mL;錐形瓶,250mL;電位滴定法所用的試驗(yàn)儀器:瑞士萬通848Titrinoplus電位滴定儀、804滴定臺、滴定杯。2種方法所用的試劑均為:鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液,濃度為1.000mol/L。2分析與討論2.1樣品處理方法片狀、粒狀固體氫氧化鈉具有易吸潮、易與空氣中CO2反應(yīng)、組成不均勻等特點(diǎn),為克服以上缺點(diǎn),筆者采用GB/T4348.1—2000標(biāo)準(zhǔn)中的樣品處理方法。移取固體氫氧化鈉(36±1)g或液體氫氧化鈉(50±1)g(精確至0.01g)樣品,置于盛有約300mL水的1000mL容量瓶中,沖洗稱量瓶,并將洗液加入到容量瓶中;冷卻至室溫,再稀釋到刻度,搖勻;量取50.00mL試樣溶液,注入250mL具塞三角瓶中或樣品杯中,用于分析。2.2det模式測量條件848Titrinoplus電位滴定儀有DET、MET、SET3種滴定模式,其中,DET模式可用于所有標(biāo)準(zhǔn)的滴定。每步添加的試劑體積可變,其變化量與曲線斜率成函數(shù)關(guān)系,其測量值通過漂移控制(平衡滴定)或在一段等待時(shí)間后獲得;等當(dāng)點(diǎn)可自行評估。在選擇滴定模式時(shí)考慮到滴定體系的反應(yīng)速度和溶液中pH值的變化規(guī)律,選擇DET動(dòng)態(tài)滴定和SET終點(diǎn)滴定模式。(1)det模式滴定的終點(diǎn)先按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4348.1—2000的方法,吸取50.00mL試樣溶液在滴定杯中,加入氯化鋇溶液后,用自動(dòng)滴定儀的DET模式滴定。其滴定終點(diǎn)的變化情況見表1。由表1可見,整個(gè)滴定過程有3個(gè)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的變化,完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)中氫氧化鈉和碳酸鈉含量2個(gè)測定過程中的化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的變化,因此可用標(biāo)準(zhǔn)中的公式進(jìn)行結(jié)果計(jì)算。SET終點(diǎn)滴定的2個(gè)終點(diǎn)的選擇,根據(jù)資料文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)將第1化學(xué)計(jì)量點(diǎn)定為pH值=8.3,第2化學(xué)計(jì)量點(diǎn)定為pH值=3.1,采用混合堿的計(jì)算公式。(2)模式的分析和計(jì)算由表2可知,DET動(dòng)態(tài)滴定和SET終點(diǎn)滴定這2種模式都可以用在氫氧化鈉和碳酸鈉的分析。從滴定指示電極的漂移特性及響應(yīng)速度方面考慮,DET動(dòng)態(tài)滴定模式能更好地應(yīng)用于燒堿中氫氧化鈉和碳酸鈉含量的分析。2.3動(dòng)態(tài)滴定模式的確定將試樣從容量瓶中移入滴定杯和錐形瓶中,在滴定前有時(shí)要加標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液,或因前一個(gè)樣品未分析完,試樣須放置一段時(shí)間才分析。針對放置時(shí)間對樣品測定結(jié)果的影響做如下試驗(yàn):采用DET動(dòng)態(tài)滴定模式分別將同一樣品試液移入不同滴定杯中,放置不同時(shí)間后進(jìn)行測量,結(jié)果見表3。由表3可見,試樣溶液在空氣中放置的時(shí)間越長,分析結(jié)果中的氫氧化鈉的含量越低,碳酸鈉的含量越高。因此,試樣移出后應(yīng)立即分析,不可長時(shí)間放置,以免空氣中的CO2與試樣溶液發(fā)生反應(yīng),影響分析結(jié)果。2.4標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液ph值的測定在本試驗(yàn)中自動(dòng)滴定儀的指示電極采用pH值玻璃電極,在滴定儀開機(jī)預(yù)熱穩(wěn)定后,分別在校正前和校正后測定標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值,結(jié)果見表4。由表4可見,pH值為6.86和4.02的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液在自動(dòng)滴定儀的玻璃電極每次開機(jī)前和關(guān)機(jī)后,測試結(jié)果都會有較大的漂移,因此在使用自動(dòng)滴定儀分析氫氧化鈉pH值時(shí),要得到較準(zhǔn)確的測定結(jié)果,須在每次開機(jī)預(yù)熱穩(wěn)定后采用玻璃電極對標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行pH值校正。2.5慢和優(yōu)化滴定的測試848Titrinoplus電位滴定儀的DET動(dòng)態(tài)滴定模式有4種滴定速率,分別為慢速、優(yōu)化、快速、用戶定義,對于用戶定義的特殊滴定只要在相應(yīng)的滴定速率中稍微修改參數(shù)即可,滴定速率的選擇對分析結(jié)果的準(zhǔn)確性起著重要作用,分別采用慢速和優(yōu)化的DET模式對同一樣品的氫氧化鈉和碳酸鈉含量進(jìn)行分析,結(jié)果見表5。由表5可見,慢速滴定的結(jié)果較優(yōu)化滴定的結(jié)果稍低,可知玻璃電極的響應(yīng)時(shí)間和漂移對分析結(jié)果有影響,分析時(shí)的滴定速率應(yīng)選用慢速,但慢速滴定時(shí)間太長不適用于日常分析。針對此情況進(jìn)行了縮短分析時(shí)間的試驗(yàn):分別在滴定前預(yù)加一定體積的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液后,再采用慢速和用戶定義速率進(jìn)行滴定。結(jié)果見表6。由表6可見,預(yù)加標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液采用慢速滴定的結(jié)果較正常慢速滴定的結(jié)果略微偏高。這是電極的響應(yīng)速度和電極的漂移引起的。采取的措施是:優(yōu)化滴定參數(shù),將漂移值調(diào)整到20mV/min,采用用戶自定義方法來增加采樣數(shù)量和減少采樣點(diǎn)漂移值,以縮短分析時(shí)間和取得較好的分析結(jié)果。表6數(shù)據(jù)表明,該測試方法是可行的。3.6使用不同方法同時(shí)分析選擇7個(gè)樣品,用化學(xué)滴定法(按照GB/T4348.1—2000的方法)和自動(dòng)電位滴定法(采用自定義方法)同時(shí)分析,結(jié)果見表7)。同時(shí),用級差進(jìn)行平均值的檢驗(yàn)。根據(jù)表7數(shù)據(jù)查臨界值L表可知:在顯著水平a=0.05時(shí),L0.05=0.336L<L0.05,落入非拒絕域內(nèi),說明原假設(shè)為真,采用電位滴定法和化學(xué)滴定法2種方法同時(shí)對同一樣品進(jìn)行分析,其結(jié)果一致。3結(jié)果的分析結(jié)果(1)應(yīng)用自動(dòng)電位滴定儀對燒堿中的氫氧化鈉和碳酸鈉的含量進(jìn)行分析;對影響分析的各項(xiàng)因素進(jìn)行試驗(yàn),選擇了電位滴定儀的操作參數(shù);按照選定的條件進(jìn)行操作,取得了令人滿意的分析結(jié)果。(2)采用電位滴定法分析,一次分析可同時(shí)測定氫氧化鈉和碳酸鈉的含量,減少試劑消耗,提高滴定速度;其平行樣品的偏差完全能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4348.1—