分光光度法测定磷石膏钙渣中硫酸根含量

贾洪秀,朱云勤,朱必学,刘 健,张 頔

(贵州大学化学工程学院,贵州贵阳 550025)

分光光度法测定磷石膏钙渣中硫酸根含量

贾洪秀,朱云勤,朱必学,刘 健,张 頔

(贵州大学化学工程学院,贵州贵阳 550025)

钙渣中含有杂质硫酸根,其含量给磷石膏钙渣制备轻质碳酸钙工艺中除杂过程带来负担,同时是影响轻质碳酸钙产品质量的一个重要指标。用铬酸钡分光光度法测定磷石膏钙渣中的硫酸根,建立了一个简单、快速、选择性较好的钙渣中硫酸根的测定方法。在 410 nm波长处,硫酸根为 0.00～6.00 mg/mL时与铬酸根吸光度呈线性关系,线性回归方程为y=0.168 4x+0.003 2,r=0.999 9,相对标准偏差优于 10%,加标回收率在 96%～102%。该法可用于测定钙渣中硫酸根含量,操作简单,可行性强,可以满足测定要求并应用于实时监控。

磷石膏;硫酸根;铬酸钡分光光度法

在磷石膏钙渣制备轻质碳酸钙工艺中,钙渣中含有硫酸根的情况不可避免,其含量成为检测轻质碳酸钙产品水洗程度的一个重要指标。在轻质碳酸钙生产的质量控制中,对硫酸根的含量有着严格的要求。硫酸根的测定包括离子色谱法、重量法、EDTA容量法、阳离子交换法和硫酸钡比浊法等,但这些方法都有各自的缺陷。笔者采用铬酸钡分光光度法[1-2]分析磷石膏钙渣中的硫酸根,探讨波长、反应时间和试剂用量对测定结果的影响。该方法操作简便快速,精密度、准确度均良好。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

仪器:上海菁华科技仪器有限公司 722型可见分光光度计、10 mm比色皿。

试剂:硫酸盐标准溶液:准确称取 1.478 6 g无水硫酸钠 (Na2SO4,分析纯),在 105℃烘 2 h,溶于少量水,定容至 100 mL。此溶液 1.00 mL含1.00 mg硫酸根;铬酸钡悬浮液,称取 19.44 g铬酸钾 (K2CrO4·2H2O),分别与 24.44 g氯化钡(BaCl2)溶于 1 L蒸馏水中,加热至沸腾,然后共同倾入 3 L烧杯内,生成黄色铬酸钡沉淀,待沉淀下降后,倾去上清液,用约 1 L蒸馏水洗涤沉淀 5次左右,再加 1 L蒸馏水至生成悬浮液,每次使用前混匀,每 5 mL铬酸钡悬浮液可以沉淀约 48 g硫酸根; 1+1氨水,取 50 mL分析纯氨水溶于 50 mL的蒸馏水中;2.5 mol/L盐酸溶液,取 21 mL分析纯盐酸溶液稀释至 100 mL;1 mol/L氢氧化钠溶液,称取 4 g氢氧化钠溶于 100 mL蒸馏水中。

1.2 实验原理

在酸性溶液中,铬酸钡与硫酸盐生成硫酸钡沉淀和铬酸根,将溶液中和后,过滤除去多余的铬酸钡和硫酸钡,滤液中即为硫酸盐所取代出的铬酸根,呈黄色,比色定量。

1.3 实验方法

1.3.1 标准曲线的绘制

将 0.00、0.25、1.00、2.00、3.00、4.00 mL硫酸根标准溶液,分别加入 150 mL锥形瓶中,加蒸馏水至 50 mL。然后各加 1.00 mL 2.5 mol/L盐酸溶液,加热煮沸 5 min。取下后再各加 2.5 mL铬酸钡悬浮液,煮沸 5 min。稍微冷却后,向各锥形瓶逐滴加入氨水溶液至呈柠檬黄色,再多加 2滴。待溶液冷却后,用慢速定性滤纸过滤,滤液收集于 100 mL容量瓶中,若滤液浑浊,应重复过滤至透明。用蒸馏水洗涤锥形瓶及滤纸 3次,收集于比色管中,用蒸馏水稀释至标线。用比色皿于 420 nm波长处测定吸光度,并绘制标准曲线。

1.3.2 样品的分析

准确称取钙渣 5.000 0 g置于 100 mL小烧杯中,加入 50 mL水,用玻璃棒搅拌,用慢速滤纸过滤,定容至 100 mL。在 100 mL容量瓶中,加入待测溶液 10 mL,以下操作同 1.3.1节。根据测得的吸光度,由标准曲线得到硫酸根的含量。

2 结果和讨论

2.1 反应条件的优化

2.1.1 测定波长的确定

图 1为吸光度A随波长的变化曲线。由图1可见,当波长为 410 nm时,吸光度最大且稳定,故选用410 nm为测定波长。

图 2 吸光度A随反应时间 t的变化曲线

2.1.3 试剂用量的确定

图 3为分别加入铬酸钡悬浊液 1.00、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00 mL时,铬酸钡加入量对吸光度的影响。由图 3可见,当V(铬酸钡)=2.0～4.0 mL时,吸光度A达到最大值且稳定。因此实验选择铬酸钡最佳加入量为 2.0 mL。

图3 铬酸钡加入量对吸光度A的影响

图1 吸光度A随波长的变化曲线

2.1.2 反应时间的确定

图 2为吸光度A随反应时间t的变化曲线。由图 2可见,吸光度A在 1.5 h内变化不大,说明反应体系至少稳定 1.5 h,因此选择反应 10 min后测定吸光度。

2)图 4为分别加入盐酸溶液为 0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 mL时,盐酸加入量对吸光度的影响。由图 4可见,加入盐酸量在 0.5～4 mL时,吸光度变化很小,说明盐酸的用量对铬酸根吸光度影响很小。因此选择盐酸溶液最佳加入量为0.5 mL。

图 4 盐酸加入量对吸光度A的影响

2.1.4 标准曲线绘制

取 0.00、0.25、1.00、2.00、3.00、4.00 mL标准溶液分别置于 100 mL容量瓶中,其余按 1.3实验方法进行。图 5为硫酸根标准曲线。

图5 硫酸根标准曲线

由图 5可见,硫酸根的加入量与吸光度A呈线性关系,线性方程为y=0.168 4x+0.003 2,相关系数r=0.999 9。

2.1.5 干扰离子的影响

2.1.6 磷石膏钙渣中硫酸根的测定

称取约 5 g(精确到 0.000 1 g)磷石膏钙渣至100 mL小烧杯中,加水至 50 mL,用玻璃棒搅拌,过滤至100 mL容量瓶中,洗涤钙渣 3～5次,定容至刻度。按 1.3实验方法测定,计算出硫酸根的质量浓度,结果如表 1所示。

表1 磷石膏钙渣中硫酸根的测定结果

2.1.7 加标回收率的测定

表 2为加标回收实验结果,由表 2可看出该方法用于磷石膏钙渣中硫酸根的测定,准确度可以达到要求。

表2 加标回收实验结果

3 结语

采用分光光度法测定硫酸根的含量,讨论了波长、反应时间以及试剂用量对测定结果的影响,建立了一种测定磷石膏钙渣中硫酸根含量的方法:当称取约 5.000 0 g磷石膏钙渣时,5次测定硫酸根的平均质量分数为 2.149 9%,相对标准偏差为 1.64%,加标回收率为 96%～102%。该方法操作简单,可行性强,可以满足磷石膏钙渣中硫酸根含量的测定要求。

[1] 葛明,朱剑禾.铬酸钡分光光度法分析土壤中水溶性硫酸盐[J].苏州大学学报:工科版,2002,22(5):23-25.

[2] 郑榕峰.硫酸盐铬酸钡分光光度法检测过程详解[J].环境科学导刊,2008,27(5):103-104.

Spectrophotometric determ ination of sulfate radicals in calcium slag of phosphogypsum

Jia Hongxiu,Zhu Yunqin,Zhu Bixue,Liu Jian,ZhangDi
(School of Chem ical Engineering,Guizhou University,Guiyang550025,China)

Sulfate radical is contained in calcium slag,which is an important index influencing the quality of precipitated calcium carbonate(PCC)and it will increase the load to the impurity removing process during manufacturing PCC. Barium chromate spectrophotometrywas adopted to deter mine sulfate radicals in calcium slag of phosphogypsum and a simple and rapid deter mination method with good selectivity has been established.Atwavelenth of 410 nm,when the mass concentration of sulfate radicals is at 0.00～6.00 mg/mL and it has a linear relation with chromate radicals.Linear recession equation and the correlation coefficient arey=0.168 4x+0.003 2 andr=0.999 9 respectively.Relative standard deviation is less than 10%,and the standard sample recovery rates are at 96%～102%.Thismethod is applied to the determination of sulfate radicals in calcium slag and has advantagesof simplicity and strong feasibility,which can satisfy the deter mination requirements and can be used for real time monitor.

phosphogypsum;sulfate radical;barium chromate spectrophotometry

TQ126.31

A

1006-4990(2011)05-0060-03

2010-11-10

贾洪秀(1985— ),女,硕士,主要从事资源、分析化学研究。

联 系 人:朱云勤

联系方式::qinzhu5152@sina.com