浅谈纯碱中盐含量分析

2017-10-17

纯碱工业 2017年5期

关键词：纯碱指示剂摩尔

(连云港碱业有限公司，江苏连云港 222042)

浅谈纯碱中盐含量分析

潘丁文

(连云港碱业有限公司，江苏连云港 222042)

通过对工业碳酸钠产品盐分检验的几种分析方法(国标与英国标准)进行对比研究，探讨了如何提高检验数据的准确性和代表性，更好地把好出厂产品质量关。

纯碱；氯化钠；汞量法；摩尔法；国标；英国标准；检测

纯碱中盐含量高低对下游用户产品质量影响重大，因此纯碱盐分含量作为纯碱生产过程中的一项主要控制指标。工业碳酸钠产品检验尽管有现成的国家标准分析方法，但由于在实际工作中有些化验员对方法掌握的程度不同，且不少的纯碱用户执行国家标准不严格，或不按国家标准分析，会给检验结果带来一定的偏差，甚至导致检验得到错误的结论，给产品营销系统引起不必要的麻烦。

我国工业碳酸钠国家标准自1963年颁布以来经历了四次修改，现行使用的工业碳酸钠及其试验方法国家标准为GB210.1-2004，是修改采用了英国标准BS3674：1981(1986)《工业碳酸钠》、《工业碳酸钠试验方法》。纯碱的控制指标有：总碱量、氯化钠含量、铁含量、水不溶物、硫酸盐含量等，同时重质纯碱产品指标还有堆积密度和粒度要求。本文针对国家标准方法中一些技术细节，并与相应的国际标准分析方法进行试验对照，现就氯化钠含量的分析检测找出操作的最佳控制条件，结合实际检验工作中遇到的分析技术问题进行了探讨，从而更好地保证纯碱质量检验的准确性和代表性，更好地把好出厂产品质量关。

纯碱中氯化钠含量检测其实就是氯根含量的测定，传统测定方法有摩尔法(银量法)和汞量法，国标采用汞量法和电位滴定法，英国标准也是采用汞量法。

1 国标检验方法(汞量法)

1.1 方法提要

在微酸性的水或乙醇-水溶液中，用强电离的硝酸汞标准滴定溶液将氯离子转化为弱电离的氯化汞，用二苯偶氮碳酰肼指示剂与过量的Hg2+生成紫红色络合物来判断终点。

1.2 试剂

1)硝酸溶液：1+1；

2)硝酸溶液：1+7；

3)氢氧化钠溶液：40 g/L；

4)硝酸汞标准滴定溶液：c[1/2Hg(NO3)2·H2O]约为0.05 mol/L；

5)溴酚蓝指示液：1 g/L；

6)二苯偶氮碳酰肼指示液：5 g/L。

1.3 仪器

滴定管：分度值为0.02 mL或0.05 mL。

1.4 分析步骤

1.4.1 参比溶液的制备

在250 mL锥形瓶中加入40 mL水和2滴溴酚蓝指示液。滴加硝酸溶液(1+7)至溶液由蓝色恰变为黄色，再过量2～3滴。加入1 mL二苯偶氮碳酰肼指示液，用硝酸汞标准滴定溶液滴定至溶液由变为紫红色，记录所用硝酸汞标准滴定溶液的体积。此溶液在使用前制备。

1.4.2 试样的测定

称取约2 g 试样，精确至0.01 g，置于250 mL锥形瓶中。加40 mL水溶解试样，加入2滴溴酚蓝指示液，滴加硝酸溶液(1+1)中和至溶液变黄后，滴加氢氧化钠溶液至试验溶液变蓝，再用硝酸溶液(1+7)调至溶液恰呈黄色再过量2～3滴。加入1 mL二苯偶氮碳酰肼指示液，用硝酸汞标准滴定溶液滴定至溶液由变为与参比溶液(1.4.1)相同的紫红色即为终点。

将滴定后的废液保存起来，按GB/T3051—2000附录的规定进行处理。

1.5 结果计算

氯化物含量以氯化钠(NaCl)的质量分数ω2计,数值以%表示，按下式计算：

式中：c——硝酸汞标准滴定溶液浓度的准确数值，单位为摩尔每升(mol/L)；V——滴定中消耗硝酸汞标准滴定溶液的体积的数值，单位为毫升(mL)；V0——参比溶液制备中所消耗硝酸汞标准滴定溶液的体积的数值，单位为毫升(mL)；m——试料的质量的数值，单位为克(g)；w0——测得的烧失量的质量分数的数值，以%表示；M——氯化钠的摩尔质量的数值(58.44)，单位为克每摩尔(g/mol)。

取平行测定结果的算术平均值为测定结果，平行测定结果的绝对差值不大于0.02%。

2 国标方法同英国标准方法的对比试验

英国标准也是采用汞量法，和国标的差别主要是样品称取量的不同，英国标准为称取25 g。

2.1 试验过程

样品准备：每天在成品包装口取一个轻灰样品，经用1.18 mm的试验筛除去大颗粒，充分混匀后，置于1 000 mL的干燥广口瓶中，连续10天取10个样(样品编号为1#～10#)。

取以上准备的10个样品，称样量取按2 g、10 g、25 g，按1.4.2的分析步骤操作(溶解时硝酸的量按比增加)，分别平行测定四次，取平均值为测定结果。

2.2 测试结果

表1 汞量法测试结果

上述每个样品在3种称样量条件下，测得的氯化钠含量的极差≤0.1%，在国标规定的误差范围内。

2.3 试验结论

从以上结果看出，测定纯碱中氯化物含量时，样品的称样量对测定结果没有影响，因为氯化物为可溶性盐，在纯碱中分布较为均匀。因为氯化汞废液有毒，易污染环境，为了尽量减少汞废液的处理量，故一般采用较少的取样量合适。国标中采用取2 g样，英国标准取25 g对分析结果没有影响。

3 摩尔法同汞量法的对比

摩尔法是以铬酸钾为指示剂，采用硝酸银为标准溶液的滴定方法。

3.1 摩尔法的原理

在中性或弱碱性溶液中以铬酸钾为指示剂，用硝酸银标准溶液滴定，反应如下：

Ag++Cl-=AgCl(白色)↓

3.2 试验过程

摩尔法测量步骤：称量2.0 g试样，置于250 mL烧杯中，加入少量水溶解，加一滴甲基橙指示剂(1 g/L)，缓慢加入硫酸(1+17)至溶液由黄色变为微红色，再加入少许碳酸钙粉末中和至溶液的微红色褪去，加 4滴铬酸钾指示剂(100 g/L)，在充分摇动下，用硝酸银标准溶液(0.05 mol/L)滴定至溶液出现微砖红色为终点。

取2.1中准备的10个样品，按上述摩尔法测量，分别平行测定四次，取平均值。

3.3 测定结果

将上述分析结果与相应的汞量法的数据(表1中第一行数据)对比如表2。

表2 摩尔法与汞量法测试结果比较

3.4 试验结论

从以上数据来看，摩尔法数值偏高0.02%～0.04%，平均偏高0.03%。因此对纯碱质量的出厂检验或仲裁检验应采用汞量法，不能采用摩尔法。

4 在汞量法和摩尔法操作中控制溶液酸度重要性

4.1 摩尔法中酸度的控制

因为H2CrO4的酸性较弱(Ka2=3.2×10-7)，Ag2CrO4易溶于酸，即：

所以滴定不能在酸性溶液中进行。但如果溶液的碱性太强，则有Ag2O沉淀析出：

2Ag++2OH-=2AgOH↓ →Ag2O↓+H2O

因此采用摩尔法测定纯碱中的氯化物含量时，溶液的酸度控制非常重要，样品用稀硫酸中和时不能过量，在甲基橙指示剂下刚出现微红色即可，再用少许碳酸钙粉末中和至溶液的微红色褪去；若硫酸过量过多，加入的碳酸钙粉末也要增多，势必影响终点的判断。

4.2 汞量法中酸度的控制

二价汞离子在酸性溶液中与氯离子生成稳定的HgCl2络合物，而二苯偶氮碳酰肼指示剂只有在酸性条件下才与Hg2+生成紫红色的络合物，因此汞量法要求在酸性溶液中进行。

按国标中调节的溶液酸度pH≈3.0,试验中分别在pH=1、2、3、4、5、6条件下，对同一试样的氯化物进行测定，实验发现：在pH=1、2、3、4时，对测定结果没有影响，只是随着酸度的增加(pH=1、2时)，试剂空白略为增大；但在pH=5、6时，滴定无法进行，刚开始滴定后就出现深红色，这是因为在pH>5后，二苯偶氮碳酰肼指示剂就由黄色慢慢变为红色，影响溶液颜色，无法滴定。

因此在汞量法中溶液的酸度控制在pH=2～3最佳。