电位滴定法在纯碱分析中的应用

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

纯碱作为一种重要的工业原料，在玻璃工业、化学工业等方面有着极其广泛的应用。对于纯碱的下游用户，除了关注纯碱产品的总碱量、氯化钠等含量外，对纯碱烧失量也是必须考虑的因素，而在生产过程中，对纯碱中碳酸氢钠的关注度是非常高的，因为它既反映生产的稳定状态，又对产品质量有直接影响。一直以来，对于纯碱的成分分析，一般都采用容量分析方法。目前，随着仪器分析的飞速发展，分析方法也在不断改进。电位滴定法因其方便、准确、无毒、环保等特点在对纯碱中氯化物含量和碳酸氢根的分析上，得到了越来越广泛的应用。

1 电位滴定法在纯碱氯化物含量测定中的应用

1.1 操作步骤

分别称取四份烘干后的Na2CO3标准物试样2.00 g，置于100 mL烧杯中，加40 mL水溶解，放入电磁搅拌子，将烧杯置于电磁搅拌器上，插入饱和甘汞参比电极、指示电极银电极，连接好仪器，调整电位计零点，用硝酸银标准溶液C(AgNO3)=0.05000 mol/L滴定，直至滴定仪自动停止滴定。

表1 纯碱氯化物含量测定分析

由表1可见，电位滴定法测定氯化物含量准确度非常高，完全在误差范围内。

1.2 优势分析

1)电位滴定法的应用，取消了原有毒标准溶液硝酸汞的配标和使用，更加环保和安全。

2)统一了出厂检验与现场检验用标准溶液(硝酸银标液)，减小了分析误差的来源。

3)由于纯碱盐分较低，消耗标准溶液量很少，采用电位滴定仪，读数更精确，提高了准确度和精密度。

4)通过仪器的自动化滴定，减小了人工的操作，工作效率更高。

2 电位滴定法在纯碱碳酸氢钠含量测定中的应用

氨碱法是纯碱生产的一种重要方法，该方法以原盐、石灰石为原料，通过石灰石煅烧、盐水精制、吸收、碳化等工序，得到重碱，重碱在煅烧炉内煅烧后即可得到纯碱。在生产正常的情况下，纯碱中碳酸氢钠含量微乎其微，但在生产出现波动时，如出现低温碱时，会有部分NaHCO3分解不完全，造成纯碱中含有一定量的NaHCO3,从而影响产品的品质。为了确认其对产品的影响程度，需要对纯碱中含有的碳酸氢钠进行分析。

2.1 纯碱中碳酸氢钠含量测定的常用方法

2.1.1 双指示剂法

分别取一定量的纯碱样品(1.7000 g)，用水溶解，以甲酚红-百里香酚蓝为指示剂，用C(HCl)=1.000 mol/L盐酸标液滴定，至出现玫瑰红色，为第一滴定终点，消耗盐酸体积为V1。再加一滴甲基橙指示剂，继续滴定至溶液呈橙红色，为第二滴定终点，第二步滴定消耗盐酸体积为V2，结果见表2。

第一步反应：Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3

第二步反应：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑

表2 双指示剂法测定碳酸氢钠含量结果

由表2可见，此方法在滴定过程中第一步终点变色不敏锐，指示剂甲酚红-百里香酚蓝变色期长，因而影响V1、V2的读数结果，滴定误差大，另外，在NaHCO3含量低时，无法得出结果。

2.1.2 氯化钡法

向样品溶液中加入定量过量的NaOH标液，浓度为C(NaOH)=1.000 mol/L,此时存在如下反应：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O，然后向溶液中加入过量的氯化钡溶液，使原有的Na2CO3和新生成的Na2CO3均转化为碳酸钡沉淀，再以酚酞为指示剂，用C(HCl)=1.000 mol/L返滴过剩的NaOH标液，滴定体积为V，由此计算碳酸氢钠含量，结果见表3。

表3 氯化钡法测定碳酸氢钠含量结果

由表3可见，分析结果的平行性较差，误差较大。

2.2 方法验证

纯碱中的烧失量由两部分组成，一部分为NaHCO3加热分解产生，2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑，也即(H2O+CO2)的量。另一部分为纯碱中原有水分的量，所以根据NaHCO3含量推测出的纯碱烧失量至少为：

用上述两种方法分别测定NaHCO3含量及分解损失量，并与烧失量进行对比，结果见表4。

表4 测量结果对比

由表4可见，在实际工作中，由计算所得NaHCO3分解损失量总体比实际的烧失量还大，和理论不符，可以说明此方法偏差较大，在实际应用中存在不足。

3 ZDJ-3D型全自动电位滴定仪测定碳酸氢钠

3.1 电位滴定法测定原理

以盐酸标液C(HCl)=1.000 mol/L为滴定剂，采用复合电极，随着滴定剂的加入，发生化学反应，待测离子浓度不断发生变化，引起电极电位变化，等当点附近离子浓度发生突变，因而引起电位的突跃，以此确定滴定终点。

此方法的反应原理虽然与双指示剂法相同，但反应中不加指示剂，克服了指示剂的颜色干扰，完全靠电位变化△E/△V寻求终点。结果计算公式也同双指示剂法，将两等当点的V1、V2值代入即可。

3.2 方法验证

选取六个样品，用电位滴定仪分别测定其中NaHCO3含量以及样品的烧失量，结果见表5。

表5 电位滴定仪分别测定结果

由表5可见，NaHCO3%数据合理，符合实际，在生产波动，出现低温碱时，此方法也能结合车间的定性分析，及时检出，把好质量关，防止外流出厂，造成不良影响。

3.3 方法优势

1)读数精确，保留小数点后3位，而普通滴定只能读小数点后2位。

2)滴定过程磁力搅拌比手工摇动更均匀。

3)滴定曲线E-V曲线和△E/△V-△V曲线光滑、有规律，突跃拐点明显，等当点清晰。

4)滴定速度快，电位滴定每个样品测定只需几分钟，工作效率高。

3.4 调试中的重点环节

1)严格处理样品，对所测样品要溶解、过滤，保证吸取样品的均匀性，因微小杂质的引入可能引起较大结果误差。

2)第一等当点到达的△E/△V值远小于第二等当点的△E/△V值，因而等当点阈值设定尽量小，以使其低于第一等当点的△E/△V值，否则，试验中出现“无等当点”，试验失败。

3)因NaHCO3含量低，两等当点处读数的精确性非常关键，为减小误差，要求设定的“最小增量值”尽量小。

4 结 语

电位滴定法在纯碱分析中应用以来，除了在纯碱氯化物含量测定中的广泛应用，在碳酸氢钠含量测定方面，结合中间控制的定性试验，已多次报出有效数据，及时指导了生产，避免了因不合格产品流出而给公司造成的经济损失。同时由于低温碱的产生会影响后续重灰粒度，所以碳酸氢钠测定的及时性、准确性对生产更具实际意义。