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，對樣品進行了很長的時間、消耗和整個過程進行了人工操作。同時，體積讀誤、最終顏色評價誤差和錐形球動搖不均勻等因素可能導(dǎo)致測量誤差。而自動電位滴定法是通過指示電極的電位變化由儀器自動判斷終點,并進行結(jié)果處理,具有分析時間短,消耗試劑少,自動化程度高,終點準(zhǔn)確,能在混濁、有顏色或找不到合適的指示劑溶液中進行滴定的特點。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。筆者分別采用自動電位滴定法和人工滴定法進行了樣品分析。1試驗部分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。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,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)點附近發(fā)生電位的突躍。根據(jù)測得的工作電池電動勢來確定滴定終點。1.2試驗設(shè)備及儀器化學(xué)滴定法所用的試驗儀器:酸式滴定管,50.00mL;錐形瓶,250mL;電位滴定法所用的試驗儀器: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,為克服以上缺點,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)或在一段等待時間后獲得;等當(dāng)點可自行評估。在選擇滴定模式時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動態(tài)滴定和SET終點滴定模式。(1)det模式滴定的終點先按照國家標(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,用自動滴定儀的DET模式滴定。其滴定終點的變化情況見表1。由表1可見,整個滴定過程有3個化學(xué)計量點的變化,完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)中氫氧化鈉和碳酸鈉含量2個測定過程中的化學(xué)計量點的變化,因此可用標(biāo)準(zhǔn)中的公式進行結(jié)果計算。SET終點滴定的2個終點的選擇,根據(jù)資料文獻的數(shù)據(jù)將第1化學(xué)計量點定為pH值=8.3,第2化學(xué)計量點定為pH值=3.1,采用混合堿的計算公式。(2)模式的分析和計算由表2可知,DET動態(tài)滴定和SET終點滴定這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,在滴定前有時要加標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液,或因前一個樣品未分析完,試樣須放置一段時間才分析。針對放置時間對樣品測定結(jié)果的影響做如下試驗:采用DET動態(tài)滴定模式分別將同一樣品試液移入不同滴定杯中,放置不同時間后進行測量,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值的測定在本試驗中自動滴定儀的指示電極采用pH值玻璃電極,在滴定儀開機預(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)緩沖溶液在自動滴定儀的玻璃電極每次開機前和關(guān)機后,測試結(jié)果都會有較大的漂移,因此在使用自動滴定儀分析氫氧化鈉pH值時,要得到較準(zhǔn)確的測定結(jié)果,須在每次開機預(yù)熱穩(wěn)定后采用玻璃電極對標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進行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)時間和漂移對分析結(jié)果有影響,分析時的滴定速率應(yīng)選用慢速,但慢速滴定時間太長不適用于日常分析。針對此情況進行了縮短分析時間的試驗: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)量和減少采樣點漂移值,以縮短分析時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使用不同方法同時分析選擇7個樣品,用化學(xué)滴定法(按照GB/T4348.1—2000的方法)和自動電位滴定法(采用自定義方法)同時分析,結(jié)果見表7)。同時,用級差進行平均值的檢驗。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,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種方法同時對同一樣品進行分析,其結(jié)果一致。3結(jié)果的分析結(jié)果(1)應(yīng)用自動電位滴定儀對燒堿中的氫氧化鈉和碳酸鈉的含量進行分析;對影響分析的各項因素進行試驗,選擇了電位滴定儀的操作參數(shù);按照選定的條件進行操作,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—