钢铁电抛光溶液中硫酸和磷酸的连续测定方法

2013-03-27郭崇武

电镀与精饰 2013年3期

郭崇武

(广州超邦化工有限公司，广东广州 510460)

引言

测定钢铁电抛光溶液中的硫酸和磷酸，早期采用的方法没有考虑亚铁离子对测定的影响［1］，分析结果误差较大。有关文献报道了对该分析方法的改进［2］，用柠檬酸三钠与亚铁离子生成络合物以达到掩蔽亚铁离子的目的。实验表明，柠檬酸三钠与亚铁离子络合时其分子中的羟基能释放出一个氢离子，使测定磷酸的结果偏高［3-4］。另据资料报道［5］，用EDTA掩蔽亚铁离子，以酚酞作指示剂用氢氧化钠滴定磷酸二氢根。实验表明，EDTA分子中的羧基与亚铁离子络合时释放出氢离子，使测定结果严重偏高，该方法也不可行。为了满足电镀生产厂家的要求，重新探讨了钢铁电抛光溶液中硫酸和磷酸的分析方法。

1 分析方法

1.1 方法要点

以甲基橙作指示剂，用氢氧化钠滴定硫酸和磷酸的总量。然后，用亚铁氰化钾与亚铁离子等生成沉淀物，达到掩蔽金属离子目的，以酚酞作指示剂，用氢氧化钠滴定磷酸二氢根，得到磷酸的质量浓度。从硫酸和磷酸的总量中减去磷酸的量得到硫酸的质量浓度。

1.2 试剂

10%亚铁氰化钾溶液;甲基橙指示剂;酚酞指示剂;0.1mol/L氢氧化钠标准滴定溶液。

1.3 分析步骤

吸取钢铁电抛光溶液2mL于100mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，吸取稀释液10mL于250 mL锥形瓶中，加60mL水，2～3滴甲基橙指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至试液呈黄色为终点。加10mL亚铁氰化钾溶液，摇匀，试液呈现蓝绿色，加3～4滴酚酞指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至紫色，30s不退色为滴定终点。

1.4 计算

ρ(H2SO4)(g/L)=49.04c(V1－ V2)/V0

ρ(H3PO4)(g/L)=98.00cV2/V0

式中:49.04等于1/2硫酸的相对分子质量;98.00为磷酸的相对分子质量;c为氢氧化钠标准滴定溶液的浓度，mol/L;V1为滴定硫酸和磷酸总量时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL;V2为滴定磷酸二氢根时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL;V0为吸取试样的体积，本法中为0.2mL。

2 方法探讨

2.1 柠檬酸三钠掩蔽法

配制质量浓度为50g/L的七水合硫酸亚铁溶液，吸取0.2mL于250mL锥形瓶中，加50mL水，加10mL 10%的柠檬酸三钠溶液，加4滴酚酞指示剂，用0.1mol/L的氢氧化钠标准滴定溶液滴定至红色，消耗0.35mL氢氧化钠溶液。通过计算可知，一个柠檬酸三钠分子与一个亚铁离子络合时释放出一个氢离子。对以上测定结果按分析钢铁电抛光溶液中的磷酸计算，其质量浓度为17.6g/L，因此，柠檬酸三钠并不是亚铁离子的有效掩蔽剂。

2.2 EDTA 掩蔽法

吸取10mL 0.05mol/L EDTA溶液于250mL锥形瓶中，加水 50mL，加 4滴酚酞指示剂，用 0.1 mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定至红色，加0.2 mL 50g/L的七水合硫酸亚铁溶液，试液转变为无色，继续用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至红色，消耗0.7mL。

计算表明，一个乙二胺四乙酸二钠分子与一个亚铁离子络合后，其分子中的两个羧基释放出两个氢离子。如果按分析钢铁电抛光溶液中的磷酸计算，其质量浓度为35.1g/L，由此可见，用EDTA掩蔽亚铁离子的测定误差比用柠檬酸三钠作掩蔽剂高一倍。在文献［5］中，用EDTA掩蔽亚铁离子时，以酚酞作指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定EDTA电离产生的氢离子，其实，这项措施只能部分消除EDTA对测定磷酸二氢根的影响。

2.3 亚铁氰化钾沉淀法

亚铁氰化钾与重金属离子能生成稳定的沉淀物，以酚酞作指示剂用氢氧化钠滴定弱酸，可用亚铁氰化钾掩蔽锌离子和钴离子［6-7］，亚铁氰化钾与亚铁离子生成亚铁氰化亚铁，沉淀物为蓝色且颜色较深，对酸碱滴定法有一定的影响，因此，在用氢氧化钠滴定弱酸时，一般不太适宜使用亚铁氰化钾掩蔽亚铁离子。但当亚铁离子浓度较低时，用亚铁氰化钾作掩蔽剂对滴定终点变色的影响不大，实验表明，钢铁电抛光溶液中七水合硫酸亚铁的质量浓度小于75g/L时，使用亚铁氰化钾掩蔽剂不影响对终点的判断。

吸取0.2mL 50g/L七水合硫酸亚铁于250mL锥形瓶中，加50mL水，10mL 10%亚铁氰化钾溶液，4滴酚酞指示剂，加0.04mL 0.1mol/L的氢氧化钠标准滴定溶液，试液变为红色。试验表明，用亚铁氰化钾能够完全掩蔽亚铁离子，用亚铁氰化钾还能够掩蔽钢铁电抛光溶液中的三价铬离子、镍离子以及少量的三价铁离子等。

2.4 三氧化铬的影响

当钢铁电抛光溶液中含有三氧化铬时，三氧化铬对测定硫酸和磷酸都有影响，当甲基橙指示剂变色时，三氧化铬生成铬酸氢根，当酚酞指示剂变色时，铬酸氢根转变成铬酸根。由于三氧化铬的质量浓度比硫酸和磷酸低得多，忽略三氧化铬对测定硫酸和磷酸的干扰，对工作液的维护也没有明显的影响。目前，由于对使用Cr(Ⅵ)的限制，业内正趋向于使用不含三氧化铬的钢铁电抛光工艺。