EDTA容量法測定鋼包碳磚中的三氧化二鋁

【摘 要】 采用一種無需預先分離鐵錳，直接用EDTA容量法測定鋼包碳磚中的三氧化二鋁的含量。試樣經酸、堿溶解處理后，分取試液，將試液調至PH2時，加入過量的EDTA標準溶液，使鋁及其他離子和EDTA絡合，以PAN為指示劑，用硫酸銅標準溶液滴定，再加入氟化鈉置換出EDTA-Al絡合物中的EDTA，用硫酸銅標準溶液滴定置換出的EDTA。根據第二次消耗的硫酸銅標準溶液毫升數，計算三氧化二鋁的百分含量。測定范圍：10%～95%。

【關鍵詞】 容量法 測定 三氧化二鋁

目前，測定高含量三氧化二鋁的常用方法有滴定法和重量法，這些方法采用了沉淀分離鐵錳的步驟，重量法有氟化鈉-8-羥基喹啉重量法，該方法操作繁瑣，且氫氧化鋁完全沉淀，酸度要求嚴格。筆者采用鹽酸及無水碳酸鈉、硼酸混合熔劑分解試樣，在制得的試液中加入一定量的EDTA，用氫氧化鈉和鹽酸調節酸度至pH2，使EDTA及溶液中金屬離子絡合完全。采用EDTA容量法測定，測定結果準確可靠。

1 實驗部分

1.1主要試劑

1.1.1鹽酸（1+1）

1.1.2冰醋酸

1.1.3氫氧化鈉溶液（16%）

1.1.4醋酸-醋酸銨緩沖溶液（pH=4.5）：稱取77g鉬酸銨溶于水中，加入59ml冰醋酸，用水稀釋至1000ml。

1.1.5氟化鈉溶液（4%）

1.1.6乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）標準溶液0.02mol/L：稱取7.4500g乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）用熱水溶解稀釋至1000毫升。

1.1.7酚酞指示劑：用無水乙醇配制（1%）

1.1.81-（2-吡啶偶氮）—2—萘酚（簡稱PAN）指示劑：用無水乙醇配制（0.1%）

1.1.9硫酸銅標準溶液0.01mol/L：稱取2.4968克（CuSO4·5H2O）用水溶解后稀釋至1000ml震蕩均勻后，渾濁可加2滴硫酸（1+1）。

標定：取40.00mlEDTA標準溶液，9滴PAN指示劑（0.1%）以待標定的硫酸銅標準溶液滴定至紅色或紫色為終點。

[C′][=CV/V′]

式中：C-EDTA標準溶液摩爾濃度，mol/L；[V]——取EDTA標準溶液的體積，ml；[C′]——硫酸銅標準溶液摩爾濃度，mol/L；[V′]——硫酸銅標準溶液所消耗的體積，ml。

1.1.10硼酸、無水碳酸鈉混合熔劑（1+2）

1.2實驗方法

準確稱取0.2000g試樣于瓷舟中，放入馬弗爐，在850℃條件下，揮發試樣中的游離碳。取出冷卻，將試樣置于300ml燒杯中，加入30ml鹽酸（1.1.1），低溫加熱至大部分試樣溶解，過濾后將殘渣置于鉑金堝中，烘干后放入馬弗爐中灰化，加入3g熔劑（1.1.10）攪拌均勻，表面再覆蓋1g熔劑（1.1.10），放人馬弗爐中，在1050℃條件下熔融40min。取出冷卻，轉入300ml中，加入鹽酸（1+1）40ml，浸取，洗凈鉑金堝，將兩次溶液合并，濃縮至鹽類出現，稀釋于200ml容量瓶中，作為待測母液。

準確移取50.00ml母液于500ml燒杯中，用水稀釋至150ml左右，加2-3滴酚酞指示劑（1.1.7），用氫氧化鈉（1.1.3）中和至紅色，再用鹽酸（1.1.1）中和至紅色剛好退去，準確加入2.0ml鹽酸（1.1.1），此時pH值在2左右。加入50～70mlEDTA溶液（1.1.6），再用氫氧化鈉溶液（1.1.3）慢慢中和至紅色，用鹽酸（1.1.1）中和至紅色剛好退去。加入20ml醋酸-醋酸銨緩沖溶液（1.1.4）加熱煮沸5min，取下，溶液溫度在89℃～90℃時，加9滴PAN（1.1.8）指示劑，立即用硫酸銅標準溶液（1.1.9）滴定至穩定紫色為終點（不計毫升數）。加入10ml氟化鈉（1.1.5）加熱煮沸2min，取下，溶液溫度仍在80℃～90℃時加入4滴PAN（1.1.8），立即用硫酸銅標準溶液（1.1.9）滴定至穩定紫色為終點，記下消耗毫升數。

2 結果與討論

2.1EDTA的加入量

試樣含鋁量60%以上加入EDTA溶液（1.1.6）50ml，其量足以使溶液中的鐵、鋁等離子完全絡合，并過量10ml左右。

2.2干擾離子的清除

在酸性溶液中能與EDTA形成穩定絡合物的金屬離子如Ti4+，Fe4+，Cr3+，Cu2+，Pb2+，Mn2+，Ni2+等均對鋁的測定有干擾。因此必須將它們分離，為了清除這些離子的干擾，所以采用氟化鈉置換法。

2.3采用間接滴定法

由于Al3+與EDTA的絡合反應緩慢，形成中等穩定的絡合物，因為鋁鹽水解形成多粒離子，因此采用各種指示劑直接滴定鋁，均不滿意，通常是間接滴定法。

2.4酸度的控制

加入EDTA后，酸度應很好控制，這是此方法關鍵，在pH1-2時，鋁和EDTA反應慢，由于鋁是兩性化合物只宜在pH4-6之間，因為堿性再強，逐漸形成ALO2-1而不與EDTA絡合故必須加入緩沖劑，以保持溶液的pH值恒定。

2.5加熱時間

加熱煮沸能使金屬的各種絡合物之間交換加速，不能消除指示劑的僵化作用，加熱時間太短，結果偏低，最好固定在5分鐘。

2.6滴定溫度

滴定溫度應保持在80℃～90℃，主要由于PAN及PAN的金屬絡合物均不溶于水，使它和金屬離子形成絡合物的速度緩慢，即在終點時指示劑的變色（黃到紫）不明顯，為此用加熱滴定的方法增強溶解度，從而加快反應速度以達到改進方法的目的，如不加熱，可加入丙酮（50%）或乙醇，使終點清晰，因有機試劑價格昂貴，故常加熱滴定。

2.7指示劑的選擇

1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚（PAN）此指示劑為橙紅色針狀結晶，幾乎不溶于水，在有機試劑中呈橙黃色，PAN與很多金屬離子（Bi4+，Ca4+，Cu2+，Fe2+，Pb2+，Fe3+，Ni2+，Zn2+等）生成紫紅色絡合物，而指示劑本身在pH2-10范圍內都呈黃色與紫紅色的差別明顯，能用于判斷終點，此指示劑的特點足能在廣泛的pH范圍（pH2-10）使用。

2.8分析結果的計算（見表1）

表1 試樣中鋁的分析結果