鹽水中碘離子的測(cè)定方法研究

滕奇君

(新疆天業(yè)(集團(tuán))天辰化工有限責(zé)任公司, 新疆 石河子 832000)

【分析與測(cè)試】

鹽水中碘離子的測(cè)定方法研究

滕奇君*

(新疆天業(yè)(集團(tuán))天辰化工有限責(zé)任公司, 新疆 石河子 832000)

鹽水質(zhì)量；分析測(cè)試；氧化還原滴定法；ICP-OES；碘

介紹了離子膜法燒堿電解生產(chǎn)用二次鹽水中碘的不同測(cè)定方法, 并重點(diǎn)對(duì)氧化還原滴定法和ICP-OES直接分析法進(jìn)行了比較，用試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明了ICP-OES直接分析法精確度好和準(zhǔn)確度高。

目前, 氯堿行業(yè)普遍采用離子膜法燒堿生產(chǎn)工藝, 以期獲得高質(zhì)量燒堿、PVC產(chǎn)品及其副產(chǎn)品, 大大地提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。但離子膜法燒堿成本較高,一次性投資巨大, 對(duì)電解用二次鹽水質(zhì)量的要求也較高。

二次鹽水中總碘的分析方法主要有:氧化還原滴定法, 分光光度法[1], 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-OES)直接分析法[2等。其中氧化還原滴定法和分光光度法應(yīng)用較多, 而ICP-OES直接分析法應(yīng)用較少,現(xiàn)通過(guò)精確度和準(zhǔn)確度對(duì)ICP-OES直接分析法和氧化還原滴定法進(jìn)行比較。

1 ICP-OES直接分析法

1.1 原理

該法采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，利用最小二乘法線性回歸出各元素的相應(yīng)譜線發(fā)光強(qiáng)度與濃度的工作曲線，計(jì)算出樣品中碘離子元素的濃度。

1.2 儀器設(shè)備

ICP原子發(fā)射光譜儀；容量瓶：100 mL，3只；微量移液器：0～1 000 μL連續(xù)可調(diào)解，2支。

1.3 溶液和試劑

I-標(biāo)準(zhǔn)溶液：ρ(I-)=20 mg/L；亞沸蒸餾水：由軟水用石英亞沸蒸餾水器提純的蒸餾水；硝酸：優(yōu)級(jí)純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%～68%。

1.4 分析步驟

(1)用亞沸蒸餾水清洗3只容量瓶S0、S1、S2各10次以上；

(2)二次精鹽水pH值在9～11范圍內(nèi)，滴加5～10 d硝酸中和至微酸性，搖勻；

(3)移取10.00 mL已中和過(guò)的二次精鹽水樣品于S0、S1、S2容量瓶中；

(4)用微量移液器移取100 μL I-標(biāo)準(zhǔn)溶液于S1容量瓶中；

(5)用微量移液器移取500 μL I-標(biāo)準(zhǔn)溶液于S2容量瓶中；

(6)以亞沸蒸餾水定容S0、S1、S2容量瓶至刻線，搖勻；

(7)按照ICP原子發(fā)射光譜儀操作規(guī)程開機(jī)，啟動(dòng)分析軟件，點(diǎn)燃等離子體，將S0、S1、S2樣品溶液分別引入光譜儀，按照提示步驟進(jìn)行樣品分析。

1.5 計(jì)算結(jié)果與分析

1.5.1 精確度和準(zhǔn)確度分析

精確度和準(zhǔn)確度分析結(jié)果見表1。

表1 ICP-OES直接分析法測(cè)定碘含量結(jié)果Table 1 Measured iodine content by ICP-OES direct analysis method

由表1可見：ICP-OES直接分析法測(cè)定碘標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)都很小，準(zhǔn)確度和精確度較高，可以滿足分析要求。

1.5.2 回收率試驗(yàn)

回收率試驗(yàn)是在測(cè)定試樣某組分含量(w1)的基礎(chǔ)上，加入已知量(標(biāo)準(zhǔn)樣值)的該組分(w2)，再次測(cè)定其組分含量(w3)。由回收率試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)可以計(jì)算出回收率。

由回收率的高低來(lái)判斷有無(wú)系統(tǒng)誤差存在。對(duì)常量組分回收率要求高，一般為99%以上，對(duì)微量組分回收率要求在90%～110%，具體數(shù)據(jù)見表2。

由表2可知ICP-OES直接分析法的分析條件：雙鉑網(wǎng)霧化器,3層同軸大口徑石英等離子炬管，功率為1.1 kW,輔助氣0.3 LPM，冷卻氣為19 LPM， 流量為1.6 mL/min，霧化器壓力為331 kPa,觀測(cè)位置垂直,碘分析波長(zhǎng)為206.163 nm；采用標(biāo)準(zhǔn)加入法的同時(shí)進(jìn)行背景校正(有較高的準(zhǔn)確度和精確度)，加標(biāo)回收率可以滿足分析要求。

表2 ICP-OES直接分析法測(cè)定碘加標(biāo)回收率Table 2 Standard-added iodine recovery measured by ICP-OES direct analysis method

2 氧化還原滴定法

2.1 原理

ICP-OES直接分析法測(cè)定原理為：堿性溶液中碘離子經(jīng)過(guò)量的溴氧化為碘酸根，用苯酚除去過(guò)剩的溴。酸性溶液中加入過(guò)量碘化鉀還原生成的碘酸根析出碘，然后用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定析出的碘，間接測(cè)定碘離子的含量。其反應(yīng)式如下：

2.2 儀器設(shè)備

滴定管：25 mL，棕色、酸式，1支；量筒：100 mL，1只；吸量管：10 mL，2支；吸量管：1 mL，2支；碘量瓶：250 mL，2只。

2.3 溶液和試劑

(1)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：c(Na2S2O3)=0.100 0 mol/L；

(2)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：c(Na2S2O3)=0.001 000 mol/L，臨用前由2.1標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液稀釋而成，當(dāng)日內(nèi)使用有效；

(3)碘化鉀溶液：質(zhì)量濃度為50 g/L，保存于棕色瓶，放置于避光處，不宜久置；

(4)磷酸：分析純；

(5)硫酸溶液：濃度為0.5 mol/L；

(6)氫氧化鈉溶液：濃度為0.1 mol/L；

(7)飽和溴水溶液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，濃度約為0.2 mol/L；

(8)苯酚溶液：質(zhì)量濃度為50 g/L；

(9)淀粉指示劑：質(zhì)量濃度為10 g/L。

2.4 分析步驟

(1)二次精鹽水pH值在9～11范圍內(nèi)，滴加5～10滴硝酸中和至中性或微酸性，搖勻；

(2)量取100 mL試液于250 mL碘量瓶中，加入4 mL氫氧化鈉溶液，滴加飽和溴水溶液10滴，充分混勻，放置5 min。加入1 mL硫酸溶液，不斷搖動(dòng)下逐滴加10滴苯酚溶液，再加入1 mL磷酸，最后加入4 mL碘化鉀，塞上瓶塞水封，暗處放置5 min。加入1 mL淀粉指示劑，用濃度為0.001 000 mol/L的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至試液藍(lán)色剛消失為止，記錄消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V1。

(3)另量取100 mL蒸餾水于250 mL三角瓶中，作空白試驗(yàn)，記錄消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V2。

2.5 結(jié)果計(jì)算

碘離子的質(zhì)量濃度ρ(I-)按下式計(jì)算：

即：ρ(I-)=211.50×c×(V1-V2)。

式中：

c為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度，mol/L；

V1為試樣消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

V2為空白消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；

126.90為I-的摩爾質(zhì)量，g/mol。

計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度和精確度分析見表3。由表3可見：因氧化還原滴定法操作較復(fù)雜，存在隨機(jī)誤差，所以在測(cè)定碘時(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)都相對(duì)較高，準(zhǔn)確度和精確度較差。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)比:氧化還原滴定法操作較復(fù)雜, 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，分析時(shí)間較長(zhǎng)，已無(wú)法滿足快速測(cè)定的要求；ICP-OES法直接分析,采用標(biāo)準(zhǔn)加入法可消除測(cè)定I-時(shí)精鹽水基體效應(yīng)的干擾，加標(biāo)回收率可以滿足儀器分析的要求，ICP-OES法雖儀器投資巨大, 但較為靈活簡(jiǎn)便, 適用性很強(qiáng), 無(wú)復(fù)雜的預(yù)處理操作。

表3 氧化還原滴定法測(cè)定碘含量結(jié)果分析Table 3 Analysis of iodine content measured by redox titration

如果結(jié)合二次精制鹽水中其他金屬離子同時(shí)測(cè)定, 可以充分發(fā)揮現(xiàn)有光譜儀器的優(yōu)勢(shì), 準(zhǔn)確度較高(但要求光譜儀器具有良好的真空紫外分析性能)。

二次精制鹽水中碘的分析方法除上述2種外,還有不少學(xué)者研究并改進(jìn)了分光光度法所采用的顯色體系, 以提高靈敏度, 改善分析速度;對(duì)于ICP-OES分析方法, 有學(xué)者研究加入適當(dāng)?shù)难趸瘎? 將I-氧化為I2后, 可以提高碘的原子化傳輸效率, 進(jìn)而提高分析靈敏度, 大大降低檢出限。根據(jù)靈敏度和選擇性以及分析速度方面的要求, 今后還會(huì)探索出更多、更好的新方法, 并能使其更好地服務(wù)于生產(chǎn)要求。

[1] 羅蓮英，朱文慶.鄰-聯(lián)甲苯胺分光光度法測(cè)定氫氧化鈉中的氯酸鈉[J].氯堿工業(yè)，2012,48(11):35-36.

[2] 鐘遠(yuǎn)，孫柏，李海軍，等.高含量氯化銣ICP-OES法分析測(cè)定[J].光譜學(xué)與光譜分析，2015,35(1):223-228.

[編輯：費(fèi)紅麗]

Study on the determination of trace iodine ion in brine

TENGQijun

(Xinjiang Tianye(Group) Tianchen Chemical Idustry Co., Ltd., Shihezi 832000, China)

brine quality; analysis and test; redox titration; ICP-OES; iodine

Different determination methods of iodine in secondary brine system for electrolytic production of ion-exchange membrane caustic soda are introduced. Redox titration and ICP-OES direct analysis were compared emphatically. The experimental data show that the ICP-OES direct analysis method has high accuracy and high precision.

滕奇君(1988—)，男，助理工程師，2010年畢業(yè)于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，現(xiàn)于新疆天業(yè)(集團(tuán))天辰化工有限責(zé)任公司質(zhì)量部工作，研究化工儀器分析與化工生產(chǎn)質(zhì)量分析方法的改進(jìn)。

2017-06-24

TQ014

B

1008-133X(2017)06-0036-03