电位滴定仪测定工业氧化铝中的氧化碳和氧化钠

电位滴定仪测定工业氧化铝中的氧化碳和氧化钠

目前，测定氢氧化钠和碳酸钠含量的方法通常采用人工滴注法，对样品进行了很长的时间、消耗和整个过程进行了人工操作。同时，体积读误、最终颜色评价误差和锥形球动摇不均匀等因素可能导致测量误差。而自动电位滴定法是通过指示电极的电位变化由仪器自动判断终点,并进行结果处理,具有分析时间短,消耗试剂少,自动化程度高,终点准确,能在混浊、有颜色或找不到合适的指示剂溶液中进行滴定的特点。GB/T4348.1—2000标准中采用化学滴定法测定氢氧化钠和碳酸钠的含量。笔者分别采用自动电位滴定法和人工滴定法进行了样品分析。1试验部分1.1总碱甲酚的质量检测化学滴定法的原理:试样溶液中先加入氯化钡,将碳酸钠转化为碳酸钡沉淀,然后以酚酞为指示剂,用盐酸标准滴定溶液滴定至终点。以溴甲酚绿-甲基红混合液为指示剂,用盐酸标准滴定溶液滴定至终点,测得氢氧化钠和碳酸钠含量的总和,再减去氢氧化钠的含量,则可测得碳酸钠的含量。电位滴定法原理:试样溶液中插入pH值玻璃电极为指示电极,随着滴定剂的加入,被测离子浓度不断变化,指示电极的电位也相应地变化,在等当点附近发生电位的突跃。根据测得的工作电池电动势来确定滴定终点。1.2试验设备及仪器化学滴定法所用的试验仪器:酸式滴定管,50.00mL;锥形瓶,250mL;电位滴定法所用的试验仪器:瑞士万通848Titrinoplus电位滴定仪、804滴定台、滴定杯。2种方法所用的试剂均为:盐酸标准滴定溶液,浓度为1.000mol/L。2分析与讨论2.1样品处理方法片状、粒状固体氢氧化钠具有易吸潮、易与空气中CO2反应、组成不均匀等特点,为克服以上缺点,笔者采用GB/T4348.1—2000标准中的样品处理方法。移取固体氢氧化钠(36±1)g或液体氢氧化钠(50±1)g(精确至0.01g)样品,置于盛有约300mL水的1000mL容量瓶中,冲洗称量瓶,并将洗液加入到容量瓶中;冷却至室温,再稀释到刻度,摇匀;量取50.00mL试样溶液,注入250mL具塞三角瓶中或样品杯中,用于分析。2.2det模式测量条件848Titrinoplus电位滴定仪有DET、MET、SET3种滴定模式,其中,DET模式可用于所有标准的滴定。每步添加的试剂体积可变,其变化量与曲线斜率成函数关系,其测量值通过漂移控制(平衡滴定)或在一段等待时间后获得;等当点可自行评估。在选择滴定模式时考虑到滴定体系的反应速度和溶液中pH值的变化规律,选择DET动态滴定和SET终点滴定模式。(1)det模式滴定的终点先按照国家标准GB/T4348.1—2000的方法,吸取50.00mL试样溶液在滴定杯中,加入氯化钡溶液后,用自动滴定仪的DET模式滴定。其滴定终点的变化情况见表1。由表1可见,整个滴定过程有3个化学计量点的变化,完全符合国家标准中氢氧化钠和碳酸钠含量2个测定过程中的化学计量点的变化,因此可用标准中的公式进行结果计算。SET终点滴定的2个终点的选择,根据资料文献的数据将第1化学计量点定为pH值=8.3,第2化学计量点定为pH值=3.1,采用混合碱的计算公式。(2)模式的分析和计算由表2可知,DET动态滴定和SET终点滴定这2种模式都可以用在氢氧化钠和碳酸钠的分析。从滴定指示电极的漂移特性及响应速度方面考虑,DET动态滴定模式能更好地应用于烧碱中氢氧化钠和碳酸钠含量的分析。2.3动态滴定模式的确定将试样从容量瓶中移入滴定杯和锥形瓶中,在滴定前有时要加标准滴定溶液,或因前一个样品未分析完,试样须放置一段时间才分析。针对放置时间对样品测定结果的影响做如下试验:采用DET动态滴定模式分别将同一样品试液移入不同滴定杯中,放置不同时间后进行测量,结果见表3。由表3可见,试样溶液在空气中放置的时间越长,分析结果中的氢氧化钠的含量越低,碳酸钠的含量越高。因此,试样移出后应立即分析,不可长时间放置,以免空气中的CO2与试样溶液发生反应,影响分析结果。2.4标准缓冲溶液ph值的测定在本试验中自动滴定仪的指示电极采用pH值玻璃电极,在滴定仪开机预热稳定后,分别在校正前和校正后测定标准缓冲溶液的pH值,结果见表4。由表4可见,pH值为6.86和4.02的标准缓冲溶液在自动滴定仪的玻璃电极每次开机前和关机后,测试结果都会有较大的漂移,因此在使用自动滴定仪分析氢氧化钠pH值时,要得到较准确的测定结果,须在每次开机预热稳定后采用玻璃电极对标准缓冲溶液进行pH值校正。2.5慢和优化滴定的测试848Titrinoplus电位滴定仪的DET动态滴定模式有4种滴定速率,分别为慢速、优化、快速、用户定义,对于用户定义的特殊滴定只要在相应的滴定速率中稍微修改参数即可,滴定速率的选择对分析结果的准确性起着重要作用,分别采用慢速和优化的DET模式对同一样品的氢氧化钠和碳酸钠含量进行分析,结果见表5。由表5可见,慢速滴定的结果较优化滴定的结果稍低,可知玻璃电极的响应时间和漂移对分析结果有影响,分析时的滴定速率应选用慢速,但慢速滴定时间太长不适用于日常分析。针对此情况进行了缩短分析时间的试验:分别在滴定前预加一定体积的标准标准滴定溶液后,再采用慢速和用户定义速率进行滴定。结果见表6。由表6可见,预加标准标准滴定溶液采用慢速滴定的结果较正常慢速滴定的结果略微偏高。这是电极的响应速度和电极的漂移引起的。采取的措施是:优化滴定参数,将漂移值调整到20mV/min,采用用户自定义方法来增加采样数量和减少采样点漂移值,以缩短分析时间和取得较好的分析结果。表6数据表明,该测试方法是可行的。3.6使用不同方法同时分析选择7个样品,用化学滴定法(按照GB/T4348.1—2000的方法)和自动电位滴定法(采用自定义方法)同时分析,结果见表7)。同时,用级差进行平均值的检验。根据表7数据查临界值L表可知:在显著水平a=0.05时,L0.05=0.336L<L0.05,落入非拒绝域内,说明原假设为真,采用电位滴定法和化学滴定法2种方法同时对同一样品进行分析,其结果一致。3结果的分析结果(1)应用自动电位滴定仪对烧碱中的氢氧化钠和碳酸钠的含量进行分析;对影响分析的各项因素进行试验,选择了电位滴定仪的操作参数;按照选定的条件进行操作,取得了令人满意的分析结果。(2)采用电位滴定法分析,一次分析可同时测定氢氧化钠和碳酸钠的含量,减少试剂消耗,提高滴定速度;其平行样品的偏差完全能满足国家标准GB/T4348.1—