分光光度法测定碳酸钠中硫酸盐的含量

2021-04-30孙立霞张宝娟张丽娜

纯碱工业 2021年2期

孙立霞，赵晔，张宝娟，张丽娜，林飒，石伟

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

硫酸盐是工业碳酸钠控制的一项重要指标。对于硫酸盐的测定我厂采用GB/T210.2-2004工业碳酸钠试验方法中推荐的重量法或比浊法。硫酸钡重量法是仲裁法，操作程序复杂，完成一个样品的分析至少需要15 h；硫酸钡比浊法由于人眼辨识度的差异，测定结果准确度不高，且每次测定都需配置一系列硫酸盐标准溶液，剧毒氯化钡用量较大，从环保方面考虑更有必要进行改进。本文采用分光光度法测定碳酸钠中的硫酸盐含量，准确度高，操作手续简便快捷，分析时间可缩短至20 min，剧毒氯化钡用量可减少60%。

1 分光光度法测定碳酸钠中硫酸盐

1.1 试验原理

在酸性介质中，硫酸根离子与钡离子生成硫酸钡沉淀，当硫酸根离子含量较低时，在一定时间内硫酸钡成悬浮体，根据硫酸钡产生的浊度进行测定。

1.2 仪器和试剂

仪器:VIS-722ON分光光度计、PL202-1天平、100 mL容量瓶、20 mL量筒、10 mL量筒、10 mL移液管、10 mL吸量管等。

试剂:盐酸溶液(1+1),氯化钡(250 g/L)，甘油-乙醇混合溶液(1+2)，硫酸盐标准溶液(0.1 mg/mL)，酚酞指示液(10 g/L)。

1.3 标准工作曲线的绘制

移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、8.00 mL、10.00 mL硫酸盐标准溶液，分别置于100 mL容量瓶中，加入1滴盐酸溶液使溶液pH值调至3左右，10 mL甘油-乙醇混合溶液和10 mL氯化钡溶液，用水稀释至刻度，摇匀，室温静置10 min。在420 nm波长下。用5 cm比色皿，以空白溶液调零，测量其吸光度。以硫酸根离子的百分含量为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。

1.4 试验步骤

称取(1.00±0.01)g纯碱试样置于250 mL的烧杯中，加20 mL水和1滴酚酞指示液，滴加盐酸溶液至酚酞变色并过量2 mL，煮沸2 min，冷却，移入100 mL容量瓶中。以下操作按照1.3节所述，从“10 mL甘油-乙醇混……”开始，到“测定其吸光度”为止。从VIS-722ON分光光度计上直接读取硫酸根的百分含量。

1.5 结果处理

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0.006%。

1.6 注意事项

1)在测定硫酸盐含量时，吸光度一般应在0.2～0.8之间，可适当调节溶液浓度或改变比色皿厚度，使溶液的吸光度值在此范围内。

2)制备样品时，必须保证碳酸钠完全溶解后再调节pH值在3左右。

3)加入氯化钡时应缓慢逐滴加入，并不断摇动，确保分散体系均匀。

4)溶液摇匀后静置时间10 min为宜。

2 与硫酸钡重量法比对

2.1 与硫酸钡重量法分析时间比对

硫酸钡重量分析法的测定手续如下：称取约20 g试样，精确至0.01 g，置于烧杯中，加50 mL水，搅拌，滴加70 mL盐酸溶液中和试料并使之酸化，用中速定量滤纸过滤并洗涤。滤液收集于烧杯中，控制试验溶液体积约250 mL。滴加3滴甲基橙指示液，用氨水中和后再加6 mL盐酸溶液酸化，煮沸，在不断搅拌下滴加25 mL氯化钡溶液(约90 s加完)，在不断搅拌下继续煮沸2 min。在沸水浴上放置2h，停止加热，静置4 h，用慢速定量滤纸过滤，用热水洗涤沉淀直到取10 mL滤液与1 mL硝酸银溶液混和，5 min后仍保持透明为止。

将滤纸连同沉淀移入预先在(800±25)℃下恒重的瓷坩埚中，灰化后移入高温炉内，于(800±25)℃下灼烧至恒重。

以上方法要求称取试样并溶解后用中速滤纸过滤洗涤，收集滤液处理后煮沸，加入氯化钡后再煮沸2 min，置于沸水浴放置2 h，再静置4 h后用慢速定量滤纸过滤，移入已经恒重的坩埚中灰化至少2 h，再置于高温炉灼烧至少4 h至恒重，等待冷却后称量计算。完成这样一次测定需要至少15 h，复杂而冗长，而分光光度法只需20 min就能直接读取结果，大大缩短了分析时间。

2.2 测定结果比对

硫酸钡重量法是GB/T210.2-2004中规定的仲裁方法，具有权威性。本文采用的分光光度法测定结果与之比较如下。

表1试验数据说明分光光度法测定碳酸钠中硫酸盐(以硫酸根计)含量与硫酸钡重量法的绝对差值符合国家标准许可范围。

表1 分光光度法与硫酸钡重量法测定结果比较

3 与比浊法氯化钡用量比对

分光光度法氯化钡不同用量对应检测结果试验数据如下。

表2 分光光度法氯化钡不同用量对应检测结果

由表2可知，氯化钡用量大于或等于10 mL时数据趋于稳定，考虑氯化钡剧毒的特性，因此选取最少用量10 mL为宜，一次试验(平行样品和空白)共需用30 mL。

比浊法是GB/T210.2-2004中规定的硫酸盐检验方法，称取(1.00±0.01)g试样，置于250 mL烧杯中，加20 mL水和1滴酚酞指示液，滴加盐酸溶液至酚酞变色并过量2 mL，煮沸2 min，冷却(必要时过滤)，移入50 mL比色管中。同时根据试料中的硫酸盐含量，分别取3～4份硫酸盐标准溶液，分别置于50 mL比色管中，每份间隔相差0.5 mL(根据试料中硫酸盐含量，可适当缩小或扩大间隔)。分别加人 20 mL水、2 mL盐酸溶液。在试料管及标准管中同时加人10 mL氯化钡溶液，加水至刻度，摇匀。置于40～50 ℃水浴中20 min后比较标准管和试料管的浊度。取与试料管浊度相当的标准管中的硫酸盐的量进行计算。当试料管浊度介于二支标准管浊度之间时，按两标准管中硫酸盐量的平均值进行计算。

方法中要求每次测定的同时都要根据试料中的硫酸盐含量，取3～4份硫酸盐标准溶液制成比色排，而每一份硫酸盐标准溶液中都要求同时加入10 mL氯化钡溶液，一次试验(平行样品和比色排)共需用60 mL。

由此可以看出，分光光度法较比浊法每次检验便可减少氯化钡(剧毒)用量60%左右。