提高測定鈦白粉中二氧化鈦含量準確度的方法研究

馮向琴,唐國盼,陶香君

(1.攀枝花學院資源與環境工程學院,四川攀枝花 617000; 2.西南財經大學經濟數學學院,四川成都 611130)

提高測定鈦白粉中二氧化鈦含量準確度的方法研究

馮向琴1,唐國盼1,陶香君2

(1.攀枝花學院資源與環境工程學院,四川攀枝花 617000; 2.西南財經大學經濟數學學院,四川成都 611130)

通過二氧化鈦顏料GB/T 1706-2006國標中鋁還原-硫酸鐵銨滴定法,對鈦白粉中二氧化鈦含量的多次分析,發現采用國標方法測定鈦白粉中二氧化鈦含量的準確度不高,通過實驗總結出了提高鈦白粉中二氧化鈦含量分析準確度的方法。

提高;鈦白;二氧化鈦;分析;準確度

1 引言

二氧化鈦(鈦白粉)是一種優良的白色顏料,廣泛應用于陶瓷、搪瓷、造紙、焊接、日用化工等多種工業領域,對其純度的要求不盡相同,作為陶瓷、搪瓷釉料中的乳濁劑和用作陶瓷顏料中的著色劑,對鈦白粉的純度要求較高,TiO2含量應達98%以上;如果含量偏低,將會影響釉面的乳濁效果及顏料的著色能力,因而精確測定二氧化鈦含量是區分鈦白粉質量好壞和用途的重要手段,現行GB/ T 1706-2006國標[1]對鈦白粉中二氧化鈦的分析,是采用“鋁還原-硫酸鐵銨滴定法”。在實際分析操作中發現,按該國標方法進行操作偶爾產生較大的誤差。其影響環節有稱樣與移樣環節、溶樣環節、鋁還原環節、滴定環節以及滴定速度、蓋式漏斗的密封性等因素會產生較大的誤差,影響分析結果。所以研究和提高現有國標分析方法的準確度是非常重要的。經過多次實驗、分析總結,提出了測定鈦白粉中二氧化鈦含量準確度的有效方法。

2 提高測定鈦白粉中二氧化鈦含量準確度的方法

2.1 稱樣及轉移環節

此環節對實驗結果的影響較大,國標中只告訴稱取190 mg～210 mg試樣,并沒有涉及稱樣手段,如果按化驗人員常規的方法稱取和轉移樣品,常常會造成樣品的損失,使實驗結果偏低。

稱樣及轉移環節提高準確度的方法:采用稱量紙75 mm×75 mm稱取150 mg的樣品,樣品盡量集中于稱量紙對角線處,將樣品較近的一端放入500 m L錐形瓶中,盡量抖盡樣品,再用干燥潔凈的毛刷刷放樣區域的稱量紙,將刷過的毛刷在錐形瓶瓶口輕輕敲擊幾下,用洗瓶沖洗稱量紙,并用濕毛刷反復(約2～3次)刷放置樣品的稱量紙處,再用水瓶沖洗毛刷于錐形瓶中。因此,一般要準備2支毛刷,一支干用,一支濕用。

2.2 溶樣環節

根據國標方法,將試樣置于電熱板上加熱直至溶解完全,但并沒有說明溶樣的操作手段以及溶樣的程度。若樣品溶解不徹底,會影響分析的準確度,造成測定結果偏低。溶樣時,若硫酸冒煙的時間不夠,將會使結果偏低影響準確度。

溶樣環節提高準確度的方法:將錐形瓶置于電爐盤上面,先低溫加熱約2 min,再升溫到電爐盤溫度約400℃～500℃(最好采用原始的電阻絲電爐,不能用石墨電爐,達不到需要的溫度),加熱到硫酸冒煙直至白色煙霧到達錐形瓶瓶口,此時整個瓶體為透明狀,取下冷卻。

2.3 鋁還原環節

目前國標GB/T 1706-2006及相關的文獻報導的方法都是加入鋁片的同時就加蓋蓋氏漏斗,實際操作發現,在鋁片沒有反應到接近完全的時候就加蓋蓋氏漏斗會嚴重影響測定結果,若加蓋時間太晚,二氧化鈦被氧化結果偏低,影響準確度。同時,鋁片的大小、質量、加入鋁片之前待測液的溫度對還原的速度和效果都有一定的影響。如果鋁片反應不完全會導致結果有偏差,可能是四價鈦沒能全部轉化為三價鈦造成結果偏低;也可能是鋁與高價鐵發生氧化還原反應,影響準確度,且碳酸氫鈉的加入量也不宜太多,若加入量過多,易發生噴濺。

鋁還原環節提高準確度的方法:先將待測溶液加熱至沸騰,加入預先準備好的鋁片(將大約5 cm×8 cm大的鋁片沿長邊對折成約1.5 cm的長條形,用剪刀剪成段狀),逐漸一片片放入待測溶液中,待瓶內鋁片95%以上反應完(即出現亮片時)立即用液封裝置進行液封(此時裝置中的液體大約占裝置體積的1/3左右),同時將電爐調至低溫加熱,直至顏色呈紫紅色且溶液是澄清透明狀,取下冷卻。先不急于補加飽和碳酸氫鈉液體,但要確保蓋氏漏斗中還有飽和碳酸氫鈉液體,待瓶內液體平靜,隨時補加飽和碳酸氫鈉液體(控制好加入Na HCO3的量),蓋氏漏斗中的液體不能漏空。整個環節要掌握好蓋式漏斗的加蓋時間。采用液封裝置(專利號:ZL 2013 2 0608206.3)結果更為理想。

2.4 滴定環節

滴定環節提高準確度的方法:鋁片還原后的樣品只要手能抓取的溫度就進行滴定,硫氰酸銨取5 ml,滴定時先快速流下滴定標液,接近終點時再逐滴加入。

3 實驗及討論

3.1 鋁簿空白實驗

為了考查鋁片加入量對測定結果準確度的影響,做了空白實驗,結果見表1。

從表1可知鋁片量2 g和2.5 g所測定的空白值基本一致,所產生的少量差異是因為硫氰酸銨與過量的Fe3+形成硫氰化鐵(血紅色)有一個靈敏度所致,屬于正常的滴定操作誤差,因此只要此操作控制好了,是不會考慮鋁片的空白值對測定結果的影響的。

3.2 轉移試樣、鋁片的加入量以及溶樣環節停止加熱時機的實驗

通過查閱資料可知[1],轉移試樣、鋁片的加入量對TiO2準確度的測定影響較大,故為了找到降低其影響的方法做了以下幾組實驗(見表2),結果按(1)式計算

式中:V—硫酸鐵銨消耗體積,ml;

ρ—硫酸鐵銨標準溶液的濃度,mol/L;

M—二氧化鈦的摩爾質量,g/mol;

m—二氧化鈦樣品質量,g。

表1 空白實驗

表2 TiO2準確度影響因素實驗結果

通過表2實驗結果得知,試樣鈦白粉的測定值與分析純很接近;轉移試樣時用干濕毛刷可以大大提高實驗的準確度;溶樣環節注意觀察三角瓶瓶體的變化,在硫酸冒煙一直到瓶體出現透明時再停止加熱為最佳時機,加入鋁片的量控制在2.000 g～2.500 g范圍比較好。

3.3 蓋氏漏斗和自制液封裝置對照實驗

現有國標GB/T 1706-2006在滴定環節所涉及的液封裝置——蓋氏漏斗在使用過程中發現,偶爾有密封不理想的現象,其可能存在原因有:(1)橡膠塞與蓋氏漏斗的頸的直徑本身不匹配。(2)橡膠塞老化與三角瓶密封不嚴。針對這一問題,自制了一種液封裝置實用新型專利(專利號:ZL 2013 20608206.3)。通過采用國標方法中的蓋氏漏斗和自制液封裝置進行對比實驗,所得結果見表3。

表3 液封裝置對照實驗結果

由表3實驗結果可知:自制液封裝置實驗結果與蓋氏漏斗的數據相差不大。但采用自制液封裝置所得結果極差更小,精密度更高。因此采用自制液封裝置能大大提高操作的穩定性。

4 總結

綜上所述,提高測定鈦白粉中二氧化鈦準確度應從稱樣及移樣環節、溶樣環節、鋁還原環節、滴定環節及滴定速度、蓋式漏斗的密封性等幾個方面著手。其中稱樣及移樣環

節、鋁還原環節影響最大,蓋式漏斗密封性不好也會帶來較大的偶然誤差,這幾方面是分析操作中需要十分注意的。這些影響因素除稱量轉移環節外,其它幾個方面對于高含量二氧化鈦樣品(如高鈦渣、鈦精礦、鈦鐵合金等)中鈦的測定也可以采納。在實際分析工作中,按上述改進方法進行,可以提高分析的準確度。

[1] GB/T 1706-2006.二氧化鈦顏料[S].2006

The Research of Method to Improve the Accuracy of Determination of Titanium Dioxide Content in Titanium Dioxide

FENG Xiang-qing1,TANG Guo-pan1,Tao Xiang-jun2

(1.Faculty of Resource and Panzhihua University,Panzhihua 617000,Sichuan,China; 2.School of Mathematics and Economics,Southwestern University of Finance and Economics,Chengdu 611130,Sichuan,China)

By titanium dioxide pigment GB/T 1706-2006 national standard method of aluminum foil reduction-ferric ammonium sulfate method and repeated analysis of the content of titanium dioxide in titanium white,it is found that the accuracy of titanium dioxide content in titanium white is not high by the national standard method of determination.It is summarized through the experiment a method to improve the analysis accuracy of titanium dioxide content in titanium white.This article mainly expounds the method to improve the accuracy of determination of titanium dioxide content in titanium dioxide.

improve,titanium dioxide,analysis,accuracy

TF801.3

A

馮向琴,副教授,主要從事高校冶金、化學檢驗等教學和實踐工作。

1001-5108(2016)05-0066-06