硫酸钠含量与电导率的线性关系应用于水合二氧化硅中硫酸盐含量测定的方法

刘守凤

(福建省三明同晟化工有限公司，365000)

引言

由于二氧化硅生产中，其可溶性解离盐(以硫酸钠计)的百分含量对生产控制尤其重要。生产过程中，控制硫酸盐含量的多少，会影响到最终产品的这一项出厂指标和使用效果，故生产过程要求能快速检测其含量。本方法对此有一定的生产应用意义。本研究通过模拟在“测定不同含量沉淀水合二氧化硅水悬浮液pH值的测定”中，称样量和加水量的计算，人为添加一定量(通过计算)的硫酸钠，应用线性回归方程绘制硫酸钠水溶液浓度与电导率的线性关系。生产中通过利用测定其pH水分散体悬浮液后的溶液，再测电导率(这样测定更快，而不需另外再配二氧化硅水溶液测电导率)，代入不同二氧化硅浓度水分散体中硫酸钠含量与电导率线性回归方程中计算出其硫酸盐的含量(以硫酸钠计)，通过回收率等实验计算，结果能满足测定要求。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

无水硫酸钠(优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司生产)，沉淀水合二氧化硅样品数份，新鲜的蒸馏水(符合GB/T 6682的二级水)。

1.2 仪器与设备

电热恒温烘干箱，干燥器，三角锥形瓶，电导率仪(雷磁DDS-307A，铂黑电极常数：0.954。)，电子天平(万分之一)，移液管，容量瓶等。

1.3 试液的制备

1.3.1 10%二氧化硅水分散体：按照《橡胶配合剂 沉淀水合二氧化硅水悬浮液pH值的测定(HG/T 3067-2008)》[1]，称取3.0g二氧化硅溶于30mL蒸馏水制得浓度为10%二氧化硅水分散体的悬浮液。

1.3.2 硫酸钠溶液的配制：将优级纯无水硫酸钠于105℃烘箱中烘至恒重，放入干燥器冷却30min后配制。

1.3.3 不同质量的硫酸钠溶液：模拟配制10%沉淀水合二氧化硅中含有硫酸盐含有量方法(以硫酸钠计)，往30mL的蒸馏水中添加不同质量的硫酸钠使其成不同浓度的硫酸钠水溶液，测定不同浓度的硫酸钠含量所对应的水溶液电导率。

1.3.3.1 模拟配制10%沉淀水合二氧化硅含量方法，往30mL的蒸馏水中添加不同质量的硫酸钠计算,并测出电导率如下：

①按水合二氧化硅中含有0.2%硫酸钠含量算出相当量的硫酸钠的质量数，溶解于30mL蒸馏水，所测定出电导率344 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X1=0.2×3g÷100=0.006(g)

W1=0.006g(Na2SO4)÷3g(样品)×100%

=0.2%

②按水合二氧化硅中含有0.4%硫酸盐含量算出相当量的硫酸钠的质量数，溶解于30mL蒸馏水，所测定出电导率636 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X2=0.4×3g÷100=0.012(g)

W2=0.012g(Na2SO4)÷3g(样品)×100%

=0.4%

③按水合二氧化硅中含有0.6%硫酸盐含量算出相当量的硫酸钠的质量数，溶解于30mL蒸馏水，所测定出电导率926 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X3=0.6×3g÷100=0.018(g)

W3=0.018g(Na2SO4)÷3g(样品)×100%

=0.6%

④按水合二氧化硅中含有0.8%硫酸盐含量算出相当量的硫酸钠的质量数，溶解于30mL蒸馏水，所测定出电导率1211 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X4=0.8×3g÷100=0.024(g)

W4=0.024g(Na2SO4)÷3g(样品)×100%

=0.8%

⑤按水合二氧化硅中含有1.0%硫酸盐含量量算出相当量的硫酸钠的质量数，溶解于30mL蒸馏水，所测定出电导率1488us/cm。

硫酸钠质量计算:

X5=1.0×3g÷100=0.03(g)

W5=0.030g(Na2SO4)÷3g(样品)×100%

=1.0%

⑥按水合二氧化硅中含有1.2%硫酸盐含量算出相当量的硫酸钠的质量数，溶解于30mL蒸馏水，所测定出电导率1663us/cm。

硫酸钠质量计算:

X6=1.2×3g÷100=0.036(g)

W6=0.036g(Na2SO4)÷3g(样品)×100%

=1.2%

⑦按水合二氧化硅中含有1.4%硫酸盐含量算出相当量的纯硫酸钠的质量数，溶解于30mL蒸馏水，所测定出电导率1997 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X7=1.4×3g÷100=0.042(g)

W7=0.042g(Na2SO4)÷3g(样品)×100%

=1.4%

⑧按水合二氧化硅中含有1.6%硫酸盐含量算出相当量的纯硫酸钠的质量数，溶解于30mL蒸馏水，所测定出电导率2190 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X8=1.6×3g÷100=0.048(g)

W8=0.048g(Na2SO4)÷3g(样品)×100%

=1.6%

1.3.4 5%二氧化硅水分散体系：按照《口腔清洁护理用品 牙膏用二氧化硅(QB/T 2346-2015)》[2]标准中pH值的测定，称取3.5g二氧化硅溶于66.5mL蒸馏水方法制得浓度为5%二氧化硅水悬浮液，(因为《口腔清洁护理用品 牙膏用二氧化硅(QB/T 2346-2015)》中指标，总盐的含量≤2%，所以曲线的最大点只设置到2%)。

1.3.5 不同质量的硫酸钠溶液： 模拟配制5%沉淀水合二氧化硅含量方法，往66.5mL的蒸馏水中添加不同质量的硫酸钠使其成不同浓度的硫酸钠水溶液，测定不同浓度的硫酸钠含量所对应的水溶液电导率

1.3.5.1 模拟配制5%沉淀水合二氧化硅含量方法，往66.5mL的蒸馏水中添加不同质量的硫酸钠计算，并测出电导率如下：

①按水合二氧化硅中含有0.4%硫酸钠含量算出相当量的硫酸钠的质量，溶解于66.5mL蒸馏水，所测定出电导率288 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X1=0.4×3.5g÷100=0.014(g)

W1=0.014g(Na2SO4)÷3.5g(样品)×100%

=0.4%

②按水合二氧化硅中含有0.6%硫酸盐含量量算出相当量的硫酸钠的质量，溶解于66.5mL蒸馏水，所测定出电导率505 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X2=0.6×3.5g÷100=0.021(g)

W2=0.021g(Na2SO4)÷3.5g(样品)×100%

=0.6%

③按水合二氧化硅中含有0.8%硫酸盐含量算出相当量的硫酸钠的质量，溶解于66.5mL蒸馏水，所测定出电导率687us/cm。

硫酸钠质量计算:

X3=0.8×3.5g÷100=0.028(g)

W3=0.028g(Na2SO4)÷3.5g(样品)×100%

=0.8%

④按水合二氧化硅中含有1.0%硫酸盐含量算出相当量的纯硫酸钠的质量数，溶解于66.5mL蒸馏水，所测定出电导率814 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X4=1.0×3.5g÷100=0.035(g)

W4=0.035g(Na2SO4)÷3.5g(样品)×100%

=1.0%

⑤按水合二氧化硅中含有1.2%硫酸盐含量量算出相当量的纯硫酸钠的质量数，溶解于66.5mL蒸馏水，所测定出电导率947us/cm。

硫酸钠质量计算:

X5=1.2×3.5g÷100=0.042(g)

W5=0.042g(Na2SO4)÷3.5g(样品)×100%

=1.2%

⑥按水合二氧化硅中含有1.4%硫酸盐含量算出相当量的纯硫酸钠的质量数，溶解于66.5mL蒸馏水，所测定出电导率1169us/cm。

硫酸钠质量计算:

X6=1.4×3.5g÷100=0.049(g)

W6=0.049g(Na2SO4)÷3.5g(样品)×100%

=1.4%

⑦按水合二氧化硅中含有1.6%硫酸盐含量算出相当量的纯硫酸钠的质量数，溶解于66.5mL蒸馏水，所测定出电导率1305us/cm。

硫酸钠质量计算:

X7=1.6×3.5g÷100=0.056(g)

W7=0.056g(Na2SO4)÷3.5g(样品)×100%

=1.6%

⑧按水合二氧化硅中含有2.0%硫酸盐含量算出相当量的纯硫酸钠的质量数，溶解于66.5mL蒸馏水，所测定出电导率1650 us/cm。

硫酸钠质量计算:

X8=2.0×3.5g÷100=0.07(g)

W8=0.07g(Na2SO4)÷3.5g(样品)×100%

2 结果与分析

2.1 硫酸钠含量与电导率关系

2.1.1 10%二氧化硅水分散体硫酸钠含量与电导率关系

模拟配制10%沉淀水合二氧化硅pH值测定用的悬浮液方法，往30mL的蒸馏水中添加不同质量的硫酸钠使其成不同浓度的硫酸钠水溶液，测定不同浓度的硫酸钠含量所对应的水溶液电导率；其测定结果见表1，绘制出折算为10%水分散体中沉淀水合二氧化硅中硫钠百分含量与电导率的工作曲线及线性方程见图1，其工作曲线的线性方程为：

y=132232x+116.79; R2=0.9967。

表1 二氧化硅10%水分散体中不同硫酸钠 含量与电导率测定数据

图1 水合二氧化硅10%水分散体硫酸钠与电导率工作曲线

2.1.2 5%二氧化硅水分散体系硫酸钠含量与电导率关系

模拟配制5%沉淀水合二氧化硅pH值测定用的悬浮液方法，往66.5mL的蒸馏水中添加不同质量的硫酸钠使其成不同浓度的硫酸钠水溶液，测定不同浓度的硫酸钠含量所对应的水溶液电导率；其测定结果见表2，绘制出折算为5%水分散体系中沉淀水合二氧化硅中硫酸钠百分含量与电导率的工作曲线及线性方程见图2，其工作曲线的线性方程为：工作曲线的线性方程为：

y=83066x-13.872；R2=0.9968

表2 二氧化硅5%水分散体中不同硫酸钠 含量与电导率测定数据

图2 水合二氧化硅5%水分散体硫酸钠与电导率工作曲线

2.2 加标回收与精密度实验

往5%水分散体系沉淀水合二氧化硅悬浮液和10%水分散体系沉淀水合二氧化硅悬浮液分别加入0.2%和0.4%无水硫酸钠进行回收率试验，结果见表3。

表3 水分散体系沉淀水合二氧化硅 悬浮液回收率试验结果

2.4 橡胶用氧化硅与牙膏用氧化硅样品硫酸盐含量检测

依1.3.1及1.3.3方法分别对橡胶用二氧化硅与牙膏用二氧化硅配制成10%水分散体系和5%水分散体系悬浮液，分别测定其电导率，并将测得的电导率代入相应的水分散体水合二氧化硅硫酸钠含量与电导率的工作线性方程中，计算得出相应的样品硫酸盐的百分含量(以硫酸钠计)，结果见表4。从表4的测定结果可以看出：沉淀水合二氧化硅中硫酸盐含量，通过电导率测定，不管是配成10%还是5%的水分散体悬浮液，得到的检测结果都符合要求。

表4 二氧化硅10%水分散体与二氧化硅 5%水分散体硫酸盐含量检测结果比较

3 讨论与结论

按照《橡胶配合剂 沉淀水合二氧化硅水悬浮液pH值的测定(HG/T 3067-2008)》及《口腔清洁护理用品 牙膏用二氧化硅(QB/T 2346-2015)》标准中pH值的测定，本研究通过模拟测定“10%沉淀水合二氧化硅水悬浮液和5%沉淀水合二氧化硅水悬浮液”的水溶液中，通过添加一定质量的无水硫酸钠，应用线性回归方程绘制硫酸钠水溶液浓度与电导率的工作曲线图，生产中通过测定其pH后的水分散体悬浮液的电导率，代入不同二氧化硅浓度水分散体系中硫酸钠含量与电导率线性回归方程中计算出其硫酸盐的含量(以硫酸钠计)；其检测方法满足测定要求，为二氧化硅生产过程中能快速测定其硫酸盐含量及控制产品硫酸盐含量提供了较为可靠的测定方法。