新型电位滴定法测定水玻璃模数

邱化敏，付 帅，王家发，周 芸，黄长荣，李 晶

(1.万华化学集团股份有限公司 中央研究院 分析测试中心，山东 烟台 264006；2.万华化学集团股份有限公司 PC事业部-综管HSE部，山东 烟台 264006)

水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃[1]。其化学通式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物物质的量的比值[2]，成为水玻璃的模数。水玻璃模数一般在1.5～3.5之间[3]，模数越大，黏度越大，粘结力就越大，易于分解和硬化，对施工质量有一定的影响，所以，模数是水玻璃的一个重要参数，建立一种快速精准的测定水玻璃的模数的方法，对产品的生产有重要影响[4]。

本文研究了一种新型电位滴定法同时测定水玻璃中氧化钠，二氧化硅以及模数。该方法简单、快速，可以应用在产品中控分析中，仪器简单，操作方便，数据准确，在生产中具有很好的实用性。仪器设定终点自动采集数据，节省了大量人力物力。

1 实验部分

1.1 主要试剂

0.5 mol/L 盐酸标准溶液 (HG/T 3696.1 无机化工产品分析用标准滴定溶液的制备)；

1.0 mol/L 氢氧化钠标准溶液(HG/T 3696.1 无机化工产品分析用标准滴定溶液的制备)；

纯水(GB/T 6682-1992 分析实验室用水规格和试验方法)；

氟化钠，麦克林公司；

pH电极校正液(pH值=4.0，pH值=7.0)，瑞士万通公司。

1.2 主要仪器

万通905自动电位滴定仪；万通水相玻璃复合电极；梅特勒电子天平(精确至0.1 mg)。

1.3 测定方法

1.3.1 电极校正

样品开始测定之前，需用已知pH值的标准溶液校正水相玻璃复合电极，校正斜率达到99.5%～100.5%合格，可以使用。

1.3.2 氧化钠的测定

①称取1 g左右样品(精确至0.1 mg)于烧杯中，加入100 mL纯水磁力搅拌溶解。

②样品溶解后，用0.5 mol/L盐酸标准溶液滴定pH值=4.4，记录停止体积V1。

③保留此次滴定体系A。

④计算方法

X：氧化钠百分含量，以%计；

V1：滴定停止时消耗滴定剂的体积，mL；

cHCl：滴定剂的实际浓度，mol/L；

m ：样品的质量，g；

3.1计算系数。

⑤取平行测定结果的算数平均值为测定结果，两次平行结果的绝对差值不大于0.1%[3]。

1.3.3 二氧化硅的测定

①在方法1.3.2中，在体系A中，加入3 g氟化钠，搅拌10 min溶解。

②仪器设定，定体积加入0.5 mol/L盐酸标准溶液50 mL，用1.0 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至pH值=6.2停止，记录停止体积V2。

③空白实验：100 mL纯水中加入3 g氟化钠，搅拌溶解后，加入50 mL盐酸标准溶液，用氢氧化钠标准溶液滴定至pH值=6.2停止，记录停止体积V0。

④计算方法

X：二氧化硅百分含量，以%计；

V2：滴定样品停止时消耗滴定剂的体积，mL；

V0：滴定空白停止时消耗滴定剂的体积，mL；

cNaOH：滴定剂的实际浓度，mol/L；

m：样品的质量，g。

⑤取平行测定结果的算数平均值为测定结果，两次平行结果的绝对差值不大于0.2%[3]。

1.3.4 模数的计算

X：模数；

W1：二氧化硅的质量分数；

W2：氧化钠的质量分数；

1.032：氧化钠相对分子质量与二氧化硅相对分子质量的比值。

2 结果与讨论

2.1 测试原理讨论

根据无机化学反应原理，水玻璃中的硅酸钠水解后生成硅酸和氢氧化钠，由于硅酸为弱酸，所以水玻璃溶液显碱性[5]。氧化钠的测定可能应用了以下反应：

Na2SiO3+2H2O→H2SiO3+2NaOH

HCl+NaOH→NaCl+H2O

当滴定至终点后，再加入过量的氟化钠，使溶液中的硅酸与氟化钠生成氟硅酸钠沉淀(Na2SiF6)，并产生相应的OH-，用盐酸滴定生成的OH-。

H2SiO3+6NaF+H2O→Na2SiF6↓+4NaOH

HCl+NaOH→NaCl+H2O

2.2 测试曲线

图1、2为滴定曲线，曲线平滑，终点判断明显，与指示剂变色相比，具有较高的灵敏度。

图1 氧化钠滴定曲线

图2 二氧化硅滴定曲线

2.3 终点讨论

根据万通905自动电位滴定仪，该仪器的滴定方式有电势滴定，pH滴定等，滴定结束方式有等当点设定结束，pH定点结束等。

根据实验原理，选择pH滴定并设定pH定点结束滴定过程。仪器自动采集停止体积，带入计算公式进行计算。实验操作简单，全程仪器控制，节省了人力。

2.4 样品分析

表1 样品分析结果

由表1可以看出，该方法测试水玻璃的氧化钠，二氧化硅以及模数具有较高的准确度，可以用于生产的中控分析。

3 结论

利用本文的方法测定水玻璃的氧化钠，二氧化硅以及模数，具有较高的准确度，而且操作简单，快速，有很好的前景。电位滴定能够代替传统手动滴定的方式进入生产分析，对产品的中控具有很好的指导意义。