電位滴定法在純堿分析中的應用

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

純堿作為一種重要的工業原料，在玻璃工業、化學工業等方面有著極其廣泛的應用。對于純堿的下游用戶，除了關注純堿產品的總堿量、氯化鈉等含量外，對純堿燒失量也是必須考慮的因素，而在生產過程中，對純堿中碳酸氫鈉的關注度是非常高的，因為它既反映生產的穩定狀態，又對產品質量有直接影響。一直以來，對于純堿的成分分析，一般都采用容量分析方法。目前，隨著儀器分析的飛速發展，分析方法也在不斷改進。電位滴定法因其方便、準確、無毒、環保等特點在對純堿中氯化物含量和碳酸氫根的分析上，得到了越來越廣泛的應用。

1 電位滴定法在純堿氯化物含量測定中的應用

1.1 操作步驟

分別稱取四份烘干后的Na2CO3標準物試樣2.00 g，置于100 mL燒杯中，加40 mL水溶解，放入電磁攪拌子，將燒杯置于電磁攪拌器上，插入飽和甘汞參比電極、指示電極銀電極，連接好儀器，調整電位計零點，用硝酸銀標準溶液C(AgNO3)=0.05000 mol/L滴定，直至滴定儀自動停止滴定。

表1 純堿氯化物含量測定分析

由表1可見，電位滴定法測定氯化物含量準確度非常高，完全在誤差范圍內。

1.2 優勢分析

1)電位滴定法的應用，取消了原有毒標準溶液硝酸汞的配標和使用，更加環保和安全。

2)統一了出廠檢驗與現場檢驗用標準溶液(硝酸銀標液)，減小了分析誤差的來源。

3)由于純堿鹽分較低，消耗標準溶液量很少，采用電位滴定儀，讀數更精確，提高了準確度和精密度。

4)通過儀器的自動化滴定，減小了人工的操作，工作效率更高。

2 電位滴定法在純堿碳酸氫鈉含量測定中的應用

氨堿法是純堿生產的一種重要方法，該方法以原鹽、石灰石為原料，通過石灰石煅燒、鹽水精制、吸收、碳化等工序，得到重堿，重堿在煅燒爐內煅燒后即可得到純堿。在生產正常的情況下，純堿中碳酸氫鈉含量微乎其微，但在生產出現波動時，如出現低溫堿時，會有部分NaHCO3分解不完全，造成純堿中含有一定量的NaHCO3,從而影響產品的品質。為了確認其對產品的影響程度，需要對純堿中含有的碳酸氫鈉進行分析。

2.1 純堿中碳酸氫鈉含量測定的常用方法

2.1.1 雙指示劑法

分別取一定量的純堿樣品(1.7000 g)，用水溶解，以甲酚紅-百里香酚藍為指示劑，用C(HCl)=1.000 mol/L鹽酸標液滴定，至出現玫瑰紅色，為第一滴定終點，消耗鹽酸體積為V1。再加一滴甲基橙指示劑，繼續滴定至溶液呈橙紅色，為第二滴定終點，第二步滴定消耗鹽酸體積為V2，結果見表2。

第一步反應：Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3

第二步反應：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑

表2 雙指示劑法測定碳酸氫鈉含量結果

由表2可見，此方法在滴定過程中第一步終點變色不敏銳，指示劑甲酚紅-百里香酚藍變色期長，因而影響V1、V2的讀數結果，滴定誤差大，另外，在NaHCO3含量低時，無法得出結果。

2.1.2 氯化鋇法

向樣品溶液中加入定量過量的NaOH標液，濃度為C(NaOH)=1.000 mol/L,此時存在如下反應：NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O，然后向溶液中加入過量的氯化鋇溶液，使原有的Na2CO3和新生成的Na2CO3均轉化為碳酸鋇沉淀，再以酚酞為指示劑，用C(HCl)=1.000 mol/L返滴過剩的NaOH標液，滴定體積為V，由此計算碳酸氫鈉含量，結果見表3。

表3 氯化鋇法測定碳酸氫鈉含量結果

由表3可見，分析結果的平行性較差，誤差較大。

2.2 方法驗證

純堿中的燒失量由兩部分組成，一部分為NaHCO3加熱分解產生，2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑，也即(H2O+CO2)的量。另一部分為純堿中原有水分的量，所以根據NaHCO3含量推測出的純堿燒失量至少為：

用上述兩種方法分別測定NaHCO3含量及分解損失量，并與燒失量進行對比，結果見表4。

表4 測量結果對比

由表4可見，在實際工作中，由計算所得NaHCO3分解損失量總體比實際的燒失量還大，和理論不符，可以說明此方法偏差較大，在實際應用中存在不足。

3 ZDJ-3D型全自動電位滴定儀測定碳酸氫鈉

3.1 電位滴定法測定原理

以鹽酸標液C(HCl)=1.000 mol/L為滴定劑，采用復合電極，隨著滴定劑的加入，發生化學反應，待測離子濃度不斷發生變化，引起電極電位變化，等當點附近離子濃度發生突變，因而引起電位的突躍，以此確定滴定終點。

此方法的反應原理雖然與雙指示劑法相同，但反應中不加指示劑，克服了指示劑的顏色干擾，完全靠電位變化△E/△V尋求終點。結果計算公式也同雙指示劑法，將兩等當點的V1、V2值代入即可。

3.2 方法驗證

選取六個樣品，用電位滴定儀分別測定其中NaHCO3含量以及樣品的燒失量，結果見表5。

表5 電位滴定儀分別測定結果

由表5可見，NaHCO3%數據合理，符合實際，在生產波動，出現低溫堿時，此方法也能結合車間的定性分析，及時檢出，把好質量關，防止外流出廠，造成不良影響。

3.3 方法優勢

1)讀數精確，保留小數點后3位，而普通滴定只能讀小數點后2位。

2)滴定過程磁力攪拌比手工搖動更均勻。

3)滴定曲線E-V曲線和△E/△V-△V曲線光滑、有規律，突躍拐點明顯，等當點清晰。

4)滴定速度快，電位滴定每個樣品測定只需幾分鐘，工作效率高。

3.4 調試中的重點環節

1)嚴格處理樣品，對所測樣品要溶解、過濾，保證吸取樣品的均勻性，因微小雜質的引入可能引起較大結果誤差。

2)第一等當點到達的△E/△V值遠小于第二等當點的△E/△V值，因而等當點閾值設定盡量小，以使其低于第一等當點的△E/△V值，否則，試驗中出現“無等當點”，試驗失敗。

3)因NaHCO3含量低，兩等當點處讀數的精確性非常關鍵，為減小誤差，要求設定的“最小增量值”盡量小。

4 結 語

電位滴定法在純堿分析中應用以來，除了在純堿氯化物含量測定中的廣泛應用，在碳酸氫鈉含量測定方面，結合中間控制的定性試驗，已多次報出有效數據，及時指導了生產，避免了因不合格產品流出而給公司造成的經濟損失。同時由于低溫堿的產生會影響后續重灰粒度，所以碳酸氫鈉測定的及時性、準確性對生產更具實際意義。