测定氯化钾镀锌溶液中硼酸的新方法

陈建锐，郭崇武

（广州超邦化工有限公司，广东 广州 510460）

【分析测试】

测定氯化钾镀锌溶液中硼酸的新方法

陈建锐*，郭崇武

（广州超邦化工有限公司，广东 广州 510460）

制定了测定氯化钾镀锌溶液中硼酸的新方法。用草酸钾掩蔽锌离子及铁杂质，用氟化钠掩蔽铝杂质，用D-甘露醇与硼酸反应生成酸性较强的配合酸，以酚酞作指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定配合酸。本法的相对标准偏差为0.25%，回收率为99.33% ~ 100.00%，精密度和回收率都较高，解决了铝杂质对测定硼酸的干扰问题。

氯化钾镀锌溶液；硼酸；滴定分析；铝离子；掩蔽剂

First-author’s address:Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd., Guangzhou 510460, China

电镀溶液中硼酸的分析方法比较复杂，业内对此进行过大量的研究[1]，常用电镀工具书中给出了3种氯化钾镀锌溶液中硼酸的测定方法[2-3]。方法一：用柠檬酸钠掩蔽锌离子，加丙三醇使硼酸转化成较强的配合酸，以酚酞作指示剂，用氢氧化钠滴定配合酸。方法二：用 EDTA-2Na掩蔽锌离子，在测定硼酸前先用氢氧化钠滴定EDTA-2Na，以酚酞指示剂转变为粉红色为终点，然后加丙三醇与硼酸反应，再用氢氧化钠滴定。方法三：用EDTA-2Na作掩蔽剂，在测定硼酸前用氢氧化钠滴定至试液中甲基红指示剂变为黄色，再向试液中加丙三醇，以酚酞作指示剂，用氢氧化钠滴定。实验研究[4]表明，方法一的测定结果偏高57.3%，其原因是在柠檬酸钠与锌离子的配合反应中，其分子中的羟基能释放出氢离子，干扰硼酸的测定；方法二的测定结果偏低9.6%，是因为在用氢氧化钠滴定EDTA-2Na时，一部分硼酸已被氢氧化钠滴定；方法三的测定结果偏高28.1%，是由于甲基红指示剂变色后，EDTA-2Na分子中仍含有能释放出氢离子的基团，在滴定过程中与氢氧化钠发生了中和反应。测定氯化钾镀锌溶液中的硼酸，选择柠檬酸钠和EDTA-2Na掩蔽锌离子，并不能得到令人满意的结果。

选择草酸钾或亚铁氰化钾作掩蔽剂，能够有效掩蔽氯化钾镀锌溶液中的锌离子，加甘露醇使硼酸转化成配合酸，硼酸的测定结果比较准确[5-7]，目前电镀厂正在使用这种方法监控镀液。

氯化钾镀锌工艺主要用于电镀钢铁件与锌铝合金压铸件，镀件掉落到镀槽中被腐蚀会使镀液中产生铁杂质和铝杂质，铝杂质在镀液中会有一定量的积累，对测定硼酸的影响比较明显。草酸钾和亚铁氰化钾能够掩蔽铁杂质，但不能掩蔽铝杂质[8]。因此，对铝杂质的掩蔽方法还需要进行新的研究。

1 分析方法

1. 1 原理

用氟化钠掩蔽氯化钾镀锌溶液中的铝杂质，用草酸钾掩蔽锌离子及铁杂质，加甘露醇使硼酸转化成酸性较强的配合酸，以酚酞作指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定配合酸。

1. 2 试剂

酚酞指示剂：1 g酚酞溶于80 mL乙醇中，溶解后以水稀释至100 mL。

甘露醇：固体。

氟化钠：固体。

草酸钾溶液：10%的草酸钾水溶液。

氢氧化钠标准滴定溶液：0.1 mol/L NaOH水溶液。

1. 3 测定步骤

吸取氯化钾镀锌溶液2 mL于300 mL锥形瓶中，加水80 mL和甘露醇2 g，摇匀，使硼酸与甘露醇充分反应，加氟化钠0.5 g和草酸钾溶液10 mL，摇匀后加酚酞指示剂数滴，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至试液变为红色并保持30 s不褪色为滴定终点。

1. 4 硼酸浓度计算

ρ(H3BO3)为硼酸的质量浓度(g/L)，61.83为硼酸的摩尔质量(g/mol)，c为氢氧化钠标准滴定溶液的浓度(mol/L)，V表示滴定时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积(mL)，V0表示吸取被测试样量(本法为2 mL)。

2 结果与讨论

2. 1 铝杂质的影响与掩蔽

用分析纯试剂配制1 g/L的硫酸铝溶液，分别吸取该试液2 mL于4只300 mL锥形瓶中，各加水80 mL。在第一只锥形瓶中加酚酞指示剂4滴，用0.116 9 mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定，消耗0.38 mL，可见硫酸铝转化成了铝酸钠，若按硼酸计算将得到ρ(H3BO3)= 1.37 g/L。在第二只锥形瓶中加10%的草酸钾溶液10 mL(按氯化钾镀锌液中氯化锌质量浓度60 g/L计算，根据反应式ZnCl2+ 2K2C2O2= K2[Zn(C2O2)2] + 2KCl，草酸钾的加入量是该反应式所需量的3倍[9])，用相同的氢氧化钠标准溶液滴定，消耗0.26 mL，说明草酸钾不能有效掩蔽铝离子。向第三只锥形瓶中加10%的亚铁氰化钾溶液10 mL(同样设试液中氯化锌为60 g/L，亚铁氰化钾的加入量比反应式计算量高出5倍以上)，滴定中消耗氢氧化钠标准溶液0.38 mL，表明亚铁氰化钾完全不能掩蔽铝离子。向第四只锥形瓶中加氟化钠0.5 g，滴加1滴氢氧化钠标准溶液后试液转变为红色，可见氟化钠能够完全掩蔽铝杂质。

2. 2 精密度和回收率

用分析纯试剂配制氯化钾镀锌液，其中硼酸30.00 g/L，氯化锌60 g/L，氯化钾220 g/L，硫酸亚铁1 g/L，硫酸铝1 g/L，主光亮剂1 mL/L，辅助光亮剂30 mL/L。按本法平行测定6次，所得硼酸的质量浓度为29.89、29.80、29.83、30.00、29.89和29.96 g/L，平均值为29.90 g/L，相对标准偏差为0.25%，回收率为99.33% ~ 100.00%。

3 结论

用氟化钠掩蔽氯化钾镀锌溶液中的铝，用草酸钾掩蔽锌和铁，能够有效消除这些金属离子对测定硼酸的干扰。本法测定结果的精密度和准确度都较高，满足监控镀液中硼酸含量的要求。

[1] 李超群, 田忠平, 曹健, 等. 电沉积溶液中硼酸分析方法综述和研究进展[J]. 电镀与精饰, 2016, 38 (3): 21-26.

[2] 武汉材料保护研究所. 常用电镀溶液的分析[M]. 北京: 机械工业出版社, 1974: 60-62.

[3] 徐红娣, 邹群. 电镀溶液分析技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003: 64-65.

[4] 郭崇武. 分析酸性镀锌溶液中硼酸含量掩蔽剂的选择[J]. 涂装与电镀, 2010, (4): 34-35, 28.

[5] 孟凡济. 酸性镀锌溶液中硼酸分析方法的改进[J]. 电镀与精饰, 2005, 27 (4): 41.

[6] 郭崇武, 易胜飞. 酸性镀锌溶液中硼酸的分析方法[J]. 电镀与精饰, 2008, 30 (7): 42-43.

[7] 彭旭, 孙玉凤, 孟祥鹤, 等. 酸性氯化物镀锌液主要成分的快速便捷分析法[J]. 电镀与精饰, 2016, 38 (4): 22-25.

[8] 黎小阳, 郭崇武. 镀镍溶液中硼酸的分析方法[J]. 电镀与精饰, 2016, 38 (4): 44-46.

[9] 张允诚, 胡如南, 向荣. 电镀手册(上册)[M]. 2版. 北京: 国防工业出版社, 1997: 1221.

[ 编辑：温靖邦 ]

Novel method for determination of boric acid in potassium chloride zinc electroplating bath

CHEN Jian-rui*,

GUO Chong-wu

A novel method of determining boric acid in potassium chloride zinc plating bath was established. Zinc ions and iron impurities are masked by potassium oxalate, and aluminum impurities are masked by NaF. Boric acid reacts with D-mannitol to produce a complex acid whose acidity is stronger than boric acid, and then the complex acid is titrated by standard NaOH solution with phenolphthalein as indicator. The method has high precision (relative standard deviation 0.25%) and high recovery (99.33%-100.00%), and eliminates the interference of aluminum impurities on the determination of boric acid.

potassium chloride zinc electroplating bath; boric acid; titration; aluminum ion; masking agent

TQ153.15; O655.25

A

1004 – 227X (2016) 19 – 1029 – 02

2016–09–09

2016–09–27

陈建锐（1984–），广东澄海人，学士，工程师，从事产品质量控制工作。

作者联系方式：(E-mail) Jerry.chen@ultra-union.com。