水中氯离子测定的干扰因素及方法

2022-08-01武立广吕剑梅赵丹

氯碱工业 2022年5期

关键词：指示剂氯离子水样

武立广，吕剑梅，赵丹

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山 063305)

1 概述

1.1 试验原因

氯碱行业生产水中的氯离子会给工艺或设备造成腐蚀等不良影响，而水中氯离子含量的测定直接影响生产车间水处理的准确性。氯离子含量测定常规使用容量分析中的银量法，但银量法在实际测定过程中干扰因素较多，测量误差较大。

采用银量法测定氯碱行业转化工段、烧碱合成工段热水中氯离子时，存在滴定终点难以辨识的问题。

1.2 试验目的

在试验的基础上结合理论分析，对氯离子测定过程中影响分析结果的诸因素进行比较深入的探讨，找出原因及环节并逐一给出改进和完善的措施，确定氯离子的测定方法。

1.3 样品情况

外观：转化热水外观轻微浑浊,浊度2.5 NTU。

性质: 转化热水pH值约为10.2。

转化热水生产用途、大概组成：转化热水是用纯水和蒸汽在除氧塔内进行传质传热并除氧，将纯水加热到85 ℃以上，当热水罐热水温度高于85 ℃后在热水罐中加入药剂207，由热水泵输送至转化器、精馏、溴化锂等设备形成闭路循环使用，根据热水循环路线查找可能与银离子发生化学反应的干扰物质。

2 试验部分

2.1 现行分析方法的测定情况

水样pH值约10.2，符合银量法对测定条件的要求，加入铬酸钾指示剂滴定至终点为砖红色，记录消耗体积V，氯离子质量浓度为60～90 mg/L。生产车间反馈分析结果偏高。再观察反应后沉淀，放置一段时间变成灰色，过滤放置为黑色。该沉淀不溶于硝酸和稀氨水，由此可推断分析产生的沉淀仅含有微量氯化银沉淀。因产生的沉淀呈黄黑色，后续试验需要对与银离子可能产生黄黑色沉淀的无机离子进行鉴定。

2.2 干扰离子的定性与鉴定

2.2.1 采用ICP-OES光谱仪对水样中可能存在的元素进行定性半定量分析

测定结果：水样中最多的元素为碳、钠、钙元素，对测定结果无影响；微量碘、磷元素总质量浓度小于0.4 mg/L。由此，判断碘、磷酸根不是导致分析结果偏高的主要干扰物质。

2.2.2 水样中加入药剂对测定影响的鉴定

取207药剂配制成水溶液加热煮沸冷却后用硝酸标定，没有沉淀生成。该试验只能证明在试验条件下药剂与滴定剂未发生化学作用。207药剂是一种有机缓蚀阻垢剂，在长期高温运行中会发生分解，分解产物无法定性。

2.2.3 有机物的鉴定

硝酸银是强氧化剂，作为滴定分析用标准溶液，可被有机物还原为黑色银单质，银的许多化合物都难溶于水。根据生产工艺判断样品中可能会存在有机气体。取20 mL水样用二氯乙烷萃取，抽取10 μL萃取液采用气相色谱法分析有机物，未检测出乙炔、氯乙烯等有机物质。

2.2.4 S2-的鉴定

S2-与盐酸作用，放出H2S气体，可使硝酸银试纸变黑。

反应式如下：

S2-+2H+=H2S；

H2S+AgNO3=AgS2↓+2HNO3。

AgS2沉淀很稳定，不会与稀硝酸反应。取50 mL水样加入50 mL盐酸，产生的黄色气体未能使硝酸银试纸变黑，样品中无S2-，黄色气体无法定性。

2.2.5 卤素离子的鉴定

卤素单质在水中的溶解度较小，而在有机溶剂如乙醚、四氯化碳、乙醇、氯仿等非极性或弱极性溶剂中的溶解度却大得多，这是由于卤素分子是非极性分子，相似相溶的缘故。卤素单质均有颜色，随着分子质量的增大，颜色依次加深。

(1)氯离子的鉴定

取样品50 mL，以铬酸钾为指示剂滴至有砖红色沉淀生成，记录消耗标液体积。另取等体积水样50 mL，不加指示剂加入相同体积硝酸银标准溶液，将样品摇匀测定浊度为60 NTU，在水样中加入硝酸反应生成的沉淀未发现明显溶解，加入稀氨水后将样品摇匀测定浊度为55 NTU，证明该沉淀仅可能有少部分为氯化银沉淀。反应式如下：

Cl-+Ag+=AgCl↓；

AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-。

(2)溴离子、碘离子的鉴定

取20 mL水样加入氯水，再加入三氯甲烷，摇匀有机相未观察到黄色、红棕色或紫色，加入淀粉后样品未观察到蓝色，证明水样中没有或仅存在微量溴离子和碘离子。溴离子、碘离子不是导致分析结果偏高的主要原因。反应式如下：

2Br-+Cl2=Br2+2Cl-；

2I-+Cl2=I2+2Cl-。

2.2.6 小结

由以上试验可知：氯碱行业各工段热水在生产循环使用过程中并未引入常量分析可检出的其他影响氯离子含量的干扰物质。