新型電位滴定法測定水玻璃模數

邱化敏，付 帥，王家發，周 蕓，黃長榮，李 晶

(1.萬華化學集團股份有限公司 中央研究院 分析測試中心，山東 煙臺 264006；2.萬華化學集團股份有限公司 PC事業部-綜管HSE部，山東 煙臺 264006)

水玻璃俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其水溶液俗稱水玻璃[1]。其化學通式為R2O·nSiO2，式中R2O為堿金屬氧化物，n為二氧化硅與堿金屬氧化物物質的量的比值[2]，成為水玻璃的模數。水玻璃模數一般在1.5～3.5之間[3]，模數越大，黏度越大，粘結力就越大，易于分解和硬化，對施工質量有一定的影響，所以，模數是水玻璃的一個重要參數，建立一種快速精準的測定水玻璃的模數的方法，對產品的生產有重要影響[4]。

本文研究了一種新型電位滴定法同時測定水玻璃中氧化鈉，二氧化硅以及模數。該方法簡單、快速，可以應用在產品中控分析中，儀器簡單，操作方便，數據準確，在生產中具有很好的實用性。儀器設定終點自動采集數據，節省了大量人力物力。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

0.5 mol/L 鹽酸標準溶液 (HG/T 3696.1 無機化工產品分析用標準滴定溶液的制備)；

1.0 mol/L 氫氧化鈉標準溶液(HG/T 3696.1 無機化工產品分析用標準滴定溶液的制備)；

純水(GB/T 6682-1992 分析實驗室用水規格和試驗方法)；

氟化鈉，麥克林公司；

pH電極校正液(pH值=4.0，pH值=7.0)，瑞士萬通公司。

1.2 主要儀器

萬通905自動電位滴定儀；萬通水相玻璃復合電極；梅特勒電子天平(精確至0.1 mg)。

1.3 測定方法

1.3.1 電極校正

樣品開始測定之前，需用已知pH值的標準溶液校正水相玻璃復合電極，校正斜率達到99.5%～100.5%合格，可以使用。

1.3.2 氧化鈉的測定

①稱取1 g左右樣品(精確至0.1 mg)于燒杯中，加入100 mL純水磁力攪拌溶解。

②樣品溶解后，用0.5 mol/L鹽酸標準溶液滴定pH值=4.4，記錄停止體積V1。

③保留此次滴定體系A。

④計算方法

X：氧化鈉百分含量，以%計；

V1：滴定停止時消耗滴定劑的體積，mL；

cHCl：滴定劑的實際濃度，mol/L；

m ：樣品的質量，g；

3.1計算系數。

⑤取平行測定結果的算數平均值為測定結果，兩次平行結果的絕對差值不大于0.1%[3]。

1.3.3 二氧化硅的測定

①在方法1.3.2中，在體系A中，加入3 g氟化鈉，攪拌10 min溶解。

②儀器設定，定體積加入0.5 mol/L鹽酸標準溶液50 mL，用1.0 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至pH值=6.2停止，記錄停止體積V2。

③空白實驗：100 mL純水中加入3 g氟化鈉，攪拌溶解后，加入50 mL鹽酸標準溶液，用氫氧化鈉標準溶液滴定至pH值=6.2停止，記錄停止體積V0。

④計算方法

X：二氧化硅百分含量，以%計；

V2：滴定樣品停止時消耗滴定劑的體積，mL；

V0：滴定空白停止時消耗滴定劑的體積，mL；

cNaOH：滴定劑的實際濃度，mol/L；

m：樣品的質量，g。

⑤取平行測定結果的算數平均值為測定結果，兩次平行結果的絕對差值不大于0.2%[3]。

1.3.4 模數的計算

X：模數；

W1：二氧化硅的質量分數；

W2：氧化鈉的質量分數；

1.032：氧化鈉相對分子質量與二氧化硅相對分子質量的比值。

2 結果與討論

2.1 測試原理討論

根據無機化學反應原理，水玻璃中的硅酸鈉水解后生成硅酸和氫氧化鈉，由于硅酸為弱酸，所以水玻璃溶液顯堿性[5]。氧化鈉的測定可能應用了以下反應：

Na2SiO3+2H2O→H2SiO3+2NaOH

HCl+NaOH→NaCl+H2O

當滴定至終點后，再加入過量的氟化鈉，使溶液中的硅酸與氟化鈉生成氟硅酸鈉沉淀(Na2SiF6)，并產生相應的OH-，用鹽酸滴定生成的OH-。

H2SiO3+6NaF+H2O→Na2SiF6↓+4NaOH

HCl+NaOH→NaCl+H2O

2.2 測試曲線

圖1、2為滴定曲線，曲線平滑，終點判斷明顯，與指示劑變色相比，具有較高的靈敏度。

圖1 氧化鈉滴定曲線

圖2 二氧化硅滴定曲線

2.3 終點討論

根據萬通905自動電位滴定儀，該儀器的滴定方式有電勢滴定，pH滴定等，滴定結束方式有等當點設定結束，pH定點結束等。

根據實驗原理，選擇pH滴定并設定pH定點結束滴定過程。儀器自動采集停止體積，帶入計算公式進行計算。實驗操作簡單，全程儀器控制，節省了人力。

2.4 樣品分析

表1 樣品分析結果

由表1可以看出，該方法測試水玻璃的氧化鈉，二氧化硅以及模數具有較高的準確度，可以用于生產的中控分析。

3 結論

利用本文的方法測定水玻璃的氧化鈉，二氧化硅以及模數，具有較高的準確度，而且操作簡單，快速，有很好的前景。電位滴定能夠代替傳統手動滴定的方式進入生產分析，對產品的中控具有很好的指導意義。