盐水中碘离子的测定方法研究

滕奇君

(新疆天业(集团)天辰化工有限责任公司, 新疆 石河子 832000)

【分析与测试】

盐水中碘离子的测定方法研究

滕奇君*

(新疆天业(集团)天辰化工有限责任公司, 新疆 石河子 832000)

盐水质量；分析测试；氧化还原滴定法；ICP-OES；碘

介绍了离子膜法烧碱电解生产用二次盐水中碘的不同测定方法, 并重点对氧化还原滴定法和ICP-OES直接分析法进行了比较，用试验数据说明了ICP-OES直接分析法精确度好和准确度高。

目前, 氯碱行业普遍采用离子膜法烧碱生产工艺, 以期获得高质量烧碱、PVC产品及其副产品, 大大地提高经济效益和环保效益。但离子膜法烧碱成本较高,一次性投资巨大, 对电解用二次盐水质量的要求也较高。

二次盐水中总碘的分析方法主要有:氧化还原滴定法, 分光光度法[1], 电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)直接分析法[2等。其中氧化还原滴定法和分光光度法应用较多, 而ICP-OES直接分析法应用较少,现通过精确度和准确度对ICP-OES直接分析法和氧化还原滴定法进行比较。

1 ICP-OES直接分析法

1.1 原理

该法采用标准加入法，利用最小二乘法线性回归出各元素的相应谱线发光强度与浓度的工作曲线，计算出样品中碘离子元素的浓度。

1.2 仪器设备

ICP原子发射光谱仪；容量瓶：100 mL，3只；微量移液器：0～1 000 μL连续可调解，2支。

1.3 溶液和试剂

I-标准溶液：ρ(I-)=20 mg/L；亚沸蒸馏水：由软水用石英亚沸蒸馏水器提纯的蒸馏水；硝酸：优级纯，质量分数为65%～68%。

1.4 分析步骤

(1)用亚沸蒸馏水清洗3只容量瓶S0、S1、S2各10次以上；

(2)二次精盐水pH值在9～11范围内，滴加5～10 d硝酸中和至微酸性，摇匀；

(3)移取10.00 mL已中和过的二次精盐水样品于S0、S1、S2容量瓶中；

(4)用微量移液器移取100 μL I-标准溶液于S1容量瓶中；

(5)用微量移液器移取500 μL I-标准溶液于S2容量瓶中；

(6)以亚沸蒸馏水定容S0、S1、S2容量瓶至刻线，摇匀；

(7)按照ICP原子发射光谱仪操作规程开机，启动分析软件，点燃等离子体，将S0、S1、S2样品溶液分别引入光谱仪，按照提示步骤进行样品分析。

1.5 计算结果与分析

1.5.1 精确度和准确度分析

精确度和准确度分析结果见表1。

表1 ICP-OES直接分析法测定碘含量结果Table 1 Measured iodine content by ICP-OES direct analysis method

由表1可见：ICP-OES直接分析法测定碘标准偏差(SD)和相对标准偏差(RSD)都很小，准确度和精确度较高，可以满足分析要求。

1.5.2 回收率试验

回收率试验是在测定试样某组分含量(w1)的基础上，加入已知量(标准样值)的该组分(w2)，再次测定其组分含量(w3)。由回收率试验所得数据可以计算出回收率。

由回收率的高低来判断有无系统误差存在。对常量组分回收率要求高，一般为99%以上，对微量组分回收率要求在90%～110%，具体数据见表2。

由表2可知ICP-OES直接分析法的分析条件：双铂网雾化器,3层同轴大口径石英等离子炬管，功率为1.1 kW,辅助气0.3 LPM，冷却气为19 LPM， 流量为1.6 mL/min，雾化器压力为331 kPa,观测位置垂直,碘分析波长为206.163 nm；采用标准加入法的同时进行背景校正(有较高的准确度和精确度)，加标回收率可以满足分析要求。

表2 ICP-OES直接分析法测定碘加标回收率Table 2 Standard-added iodine recovery measured by ICP-OES direct analysis method

2 氧化还原滴定法

2.1 原理

ICP-OES直接分析法测定原理为：碱性溶液中碘离子经过量的溴氧化为碘酸根，用苯酚除去过剩的溴。酸性溶液中加入过量碘化钾还原生成的碘酸根析出碘，然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘，间接测定碘离子的含量。其反应式如下：

2.2 仪器设备

滴定管：25 mL，棕色、酸式，1支；量筒：100 mL，1只；吸量管：10 mL，2支；吸量管：1 mL，2支；碘量瓶：250 mL，2只。

2.3 溶液和试剂

(1)硫代硫酸钠标准滴定溶液：c(Na2S2O3)=0.100 0 mol/L；

(2)硫代硫酸钠标准滴定溶液：c(Na2S2O3)=0.001 000 mol/L，临用前由2.1标准滴定溶液稀释而成，当日内使用有效；

(3)碘化钾溶液：质量浓度为50 g/L，保存于棕色瓶，放置于避光处，不宜久置；

(4)磷酸：分析纯；

(5)硫酸溶液：浓度为0.5 mol/L；

(6)氢氧化钠溶液：浓度为0.1 mol/L；

(7)饱和溴水溶液：质量分数为3%，浓度约为0.2 mol/L；

(8)苯酚溶液：质量浓度为50 g/L；

(9)淀粉指示剂：质量浓度为10 g/L。

2.4 分析步骤

(1)二次精盐水pH值在9～11范围内，滴加5～10滴硝酸中和至中性或微酸性，摇匀；

(2)量取100 mL试液于250 mL碘量瓶中，加入4 mL氢氧化钠溶液，滴加饱和溴水溶液10滴，充分混匀，放置5 min。加入1 mL硫酸溶液，不断摇动下逐滴加10滴苯酚溶液，再加入1 mL磷酸，最后加入4 mL碘化钾，塞上瓶塞水封，暗处放置5 min。加入1 mL淀粉指示剂，用浓度为0.001 000 mol/L的硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定至试液蓝色刚消失为止，记录消耗标准溶液的体积为V1。

(3)另量取100 mL蒸馏水于250 mL三角瓶中，作空白试验，记录消耗标准溶液的体积为V2。

2.5 结果计算

碘离子的质量浓度ρ(I-)按下式计算：

即：ρ(I-)=211.50×c×(V1-V2)。

式中：

c为硫代硫酸钠标准滴定溶液浓度，mol/L；

V1为试样消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

V2为空白消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；

126.90为I-的摩尔质量，g/mol。

计算结果的准确度和精确度分析见表3。由表3可见：因氧化还原滴定法操作较复杂，存在随机误差，所以在测定碘时标准偏差(SD)和相对标准偏差(RSD)都相对较高，准确度和精确度较差。

3 结语

根据数据对比:氧化还原滴定法操作较复杂, 相对标准偏差较大，分析时间较长，已无法满足快速测定的要求；ICP-OES法直接分析,采用标准加入法可消除测定I-时精盐水基体效应的干扰，加标回收率可以满足仪器分析的要求，ICP-OES法虽仪器投资巨大, 但较为灵活简便, 适用性很强, 无复杂的预处理操作。

表3 氧化还原滴定法测定碘含量结果分析Table 3 Analysis of iodine content measured by redox titration

如果结合二次精制盐水中其他金属离子同时测定, 可以充分发挥现有光谱仪器的优势, 准确度较高(但要求光谱仪器具有良好的真空紫外分析性能)。

二次精制盐水中碘的分析方法除上述2种外,还有不少学者研究并改进了分光光度法所采用的显色体系, 以提高灵敏度, 改善分析速度;对于ICP-OES分析方法, 有学者研究加入适当的氧化剂, 将I-氧化为I2后, 可以提高碘的原子化传输效率, 进而提高分析灵敏度, 大大降低检出限。根据灵敏度和选择性以及分析速度方面的要求, 今后还会探索出更多、更好的新方法, 并能使其更好地服务于生产要求。

[1] 罗莲英，朱文庆.邻-联甲苯胺分光光度法测定氢氧化钠中的氯酸钠[J].氯碱工业，2012,48(11):35-36.

[2] 钟远，孙柏，李海军，等.高含量氯化铷ICP-OES法分析测定[J].光谱学与光谱分析，2015,35(1):223-228.

[编辑：费红丽]

Study on the determination of trace iodine ion in brine

TENGQijun

(Xinjiang Tianye(Group) Tianchen Chemical Idustry Co., Ltd., Shihezi 832000, China)

brine quality; analysis and test; redox titration; ICP-OES; iodine

Different determination methods of iodine in secondary brine system for electrolytic production of ion-exchange membrane caustic soda are introduced. Redox titration and ICP-OES direct analysis were compared emphatically. The experimental data show that the ICP-OES direct analysis method has high accuracy and high precision.

滕奇君(1988—)，男，助理工程师，2010年毕业于新疆农业大学化工学院，现于新疆天业(集团)天辰化工有限责任公司质量部工作，研究化工仪器分析与化工生产质量分析方法的改进。

2017-06-24

TQ014

B

1008-133X(2017)06-0036-03