沉淀分离-连续滴定法测定电解液中氟硅酸和铅

顾 丽

(韶关冶炼厂,广东韶关 512024)

沉淀分离-连续滴定法测定电解液中氟硅酸和铅

顾 丽

(韶关冶炼厂,广东韶关 512024)

在电解液中加入硫酸钾,使氟硅酸和铅生成沉淀与其它元素分离,再将沉淀转化为可滴定的溶液,用氢氧化钠标准滴定溶液滴定氟硅酸后,再用EDTA标准滴定溶液滴定铅。沉淀分离-连续滴定的方法准确、快速,满足生产分析要求。

电解液;氟硅酸;铅;沉淀分离;连续滴定

铅电解精炼是在氟硅酸和氟硅酸铅电解液中进行粗铅或半精铅电解精炼产出精铅,并分离提纯有价金属的过程,电解液中铅和氟硅酸的浓度高低直接影响到铅提纯精炼的效率[1],因此快速、准确地分析电解液中氟硅酸和铅的含量对指导生产具有重要意义。EDTA滴定铅的分析方法比较经典[2],而氟硅酸和铅的连续滴定分析较少见报道。本文采用沉淀方法使氟硅酸和铅生成沉淀,与其它元素分离,再将沉淀转化为可滴定的溶液进行连续滴定分析,方法快速、准确,精密度好,满足生产分析要求。

1 实验部分

1.1 实验原理

在硫酸钾存在下,氟硅酸以K2SiF6形式沉淀,铅也沉淀为K2SO4·PbSO4,经过滤与杂质元素分离后,将K2SiF6溶于热水生成等物质的量的HF,以NaOH标准溶液滴定酸;滴定酸后的溶液,加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH≈5.8)溶解K2SO4·PbSO4,再用EDTA标准滴定溶液滴定铅。

1.2 主要试剂和溶液

1.2.1 主要试剂和溶液

硝酸(1+1)优级纯;硫酸钾(饱和);酚酞指示剂(5 g/L);醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH≈5.8);氟硅酸溶液。

1.2.2 标准滴定溶液

1.铅标准溶液:称取5.000 0 g金属铅(99.99%)于400 mL烧杯中,加入20 mL硝酸(1+1),待剧烈反应停止后,加热溶解,冷却后移入500 mL容量瓶中,以水定容,混匀。此溶液1 mL含10 mg铅。

2.NaOH标准滴定溶液:0.12 mol/L,称取5 g氢氧化钠(优级纯)于预先煮沸并冷却的二次水中,并用二次水定容至1 000 mL;标定:准确称取邻苯二甲酸氢钠(预先在105℃烘2 h,冷却)1.0 g(精确到0.000 1 g)于250 mL烧杯中,溶于100 mL二次水中,加5滴酚酞指示剂,以NaOH标准滴定溶液滴定呈粉红色为终点。

3.EDTA标准滴定溶液:0.011 mol/L,称取4 g乙二胺四乙酸二钠于烧杯中,加水加热溶解,冷却后移入1 000 mL容量瓶,以水定容;标定:吸取10 mL铅标准溶液于250 mL烧杯中,加水50 mL,加少许抗坏血酸,5 mL硫脲,加1滴二甲酚橙指示剂,加六次甲基四胺使溶液颜色为紫红色,加入20 mL醋酸-醋酸钠缓冲溶液,以EDTA标准滴定溶液滴定溶液由紫红色变为亮黄色为终点。

1.3 实验方法

准确吸取1.00 mL氟硅酸溶液和5.00 mL铅标准溶液,加入40 mL饱和硫酸钾,边加边搅拌,沉放30 min,用定量慢速滤纸过滤,用饱和硫酸钾洗烧杯两次,滤纸四次,将滤纸放回原烧杯,加入100 mL煮沸的热水,搅拌使沉淀溶解,加10滴酚酞指示剂,趁热用NaOH标准滴定溶液滴定至溶液呈粉红色为终点;接着在滴定溶液中加入30 mL醋酸-醋酸钠缓冲溶液,加热煮沸10 min,取下,加水至150 mL,加少许抗坏血酸,5 mL硫脲,加1滴二甲酚橙指示剂,以EDTA标准滴定溶液滴定由紫红色变为亮黄色为终点。同步做空白分析。

2 结果与讨论

2.1 硫酸钾浓度的选择

根据同离子效应,K2SiF6的溶解度随硫酸钾的浓度增大而减小。按实验方法,沉淀氟硅酸的硫酸钾浓度分别为:20 g/L、50 g/L、100 g/L、饱和浓度,结果表明:K2SiF6在饱和硫酸钾中溶解度小,且稳定,本法选用饱和硫酸钾沉淀电解液。

2.2 沉放时间的选择

按实验方法,对沉淀放置/min:10、20、30、40、50、60再过滤分析,结果表明:沉淀时间在20 min以上时,结果稳定,本法选用沉放30 min。

2.3 洗液和吹洗次数的选择

按实验方法,选择不同浓度硫酸钾洗液和吹洗次数,结果表明:低浓度硫酸钾洗液会使K2SiF6沉淀少量溶解,因此洗液浓度也选用饱和;吹洗次数也不宜太少,也不宜太多,因此选择吹洗烧杯两次,沉淀四次。

2.4 指示剂的选择

根据文献[3],酸碱滴定的指示剂比较多,指示剂选择不当会影响变色的敏锐性。本法是用强碱滴定分析,应选择酸式色变为碱式色时,颜色变化明显,易于辨别的指示剂,因此,按实验方法,选择溴百里酚兰、溴百里酚兰+甲酚红、酚酞、百里香酚酞、酚酞+百里香酚酞等指示剂,结果表明:溴百里酚兰和溴百里酚兰+甲酚红指示剂因为颜色变化由黄变绿再变蓝,颜色有过渡,不好判断终点;另三种指示剂变色敏锐,为与标准溶液的滴定平行,本法选择酚酞为指示剂。

2.5 指示剂用量选择

根据文献[3],影响指示剂变色范围的因素有温度、溶剂、盐类和指示剂用量。本法中温度、溶剂、盐类一致,指示剂用量选择2滴、3滴、5滴、10滴、15滴、20滴,结果表明:指示剂用量太少,变色不敏锐;指示剂用量太多,使终点变色迟钝且多消耗滴定剂,本法选10滴指示剂。

2.6 缓冲溶液用量选择

滴定氟硅酸后的溶液,分别加入/mL:20、30、40、50醋酸-醋酸钠缓冲溶液,加热煮沸,滴定分析铅,结果表明:缓冲溶液加入30 mL～50 mL,结果稳定,本法选择加入30 mL醋酸-醋酸钠缓冲溶液。

2.7 煮铅时间选择

按实验方法,加入30 mL缓冲溶液后,分别加热煮沸/min:2、5、10、20、30,结果表明:煮沸时间太短, K2SO4·PbSO4沉淀转化不完全;煮沸时间太长,醋酸挥发,结果偏低;因此选择煮沸时间为10 min。

2.8 共存元素的影响

对常见的共存离子进行干扰实验。按实验方法,在电解液中加入下列元素:2 mg Zn2+、Cu2+、Cd2+;0.5 mg Ag+、Sb2+、Bi2+、Fe3+,结果表明:溶液中常见共存离子不干扰分析。

3 样品分析

准确吸取1.00 mL电解液于400 mL烧杯中,边搅拌边加入40 mL饱和硫酸钾溶液,按实验方法分析样品中氟硅酸和铅的含量,测得氟硅酸和铅的加标回收率分别为:97.38%～101.6%;98.90%～101.2%;RSD(n=5)分别为0.0916%;0.211%,结果见表1。

表1 样品中氟硅酸和铅的测定

4 结 论

通过条件实验、精密度实验和回收率实验考核,证明应用连续滴定法分析铅电解液中氟硅酸和铅,方法回收率为:氟硅酸:97.38%～101.6%;Pb: 98.90%～101.2%。方法简便、快速、准确,能满足铅电解精炼生产分析的要求。

[1] 冉伟.浅析电解液成分对铅电解的影响[J].甘肃冶金,2004, (4):27-30.

[2] 矿石及有色金属分析手册[M].北京:冶金工业出版社,1990.

[3] 分析化学[M].山东:高等教育出版社,1994.

Abstract:In the electrolyte with potassium sulfate,make fluosilicic acid and lead to precipitate and be separated from other elements,then settling into a solution which can be titrated with sodium hydroxide standard solution to determine fluosilicic acid content,and be titrated with EDTA standard solution to determine lead content.The precipitation separation-continuous titration method is accurate and rapid,and the accuracy and precision of the method could meet the demand of quality control in production.

Key words:electrolyte;fluosilicic acid;lead;precipitation separation;continuous titration

Determination of Fluosilicic Acid and Lead in Electrolyte by Precipitation Separation-Continuous Titration Method

GU Li
(Shaoguan S melter,Shaoguan512024,China)

O655

A

1003-5540(2011)06-0065-03

2011-11-24

顾 丽(1976-),女,工程师,主要从事工业分析工作。