分光光度法測定碳酸鈉中硫酸鹽的含量

孫立霞，趙 曄，張寶娟，張麗娜，林 颯，石 偉

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

硫酸鹽是工業碳酸鈉控制的一項重要指標。對于硫酸鹽的測定我廠采用GB/T210.2-2004工業碳酸鈉試驗方法中推薦的重量法或比濁法。硫酸鋇重量法是仲裁法，操作程序復雜，完成一個樣品的分析至少需要15 h；硫酸鋇比濁法由于人眼辨識度的差異，測定結果準確度不高，且每次測定都需配置一系列硫酸鹽標準溶液，劇毒氯化鋇用量較大，從環保方面考慮更有必要進行改進。本文采用分光光度法測定碳酸鈉中的硫酸鹽含量，準確度高，操作手續簡便快捷，分析時間可縮短至20 min，劇毒氯化鋇用量可減少60%。

1 分光光度法測定碳酸鈉中硫酸鹽

1.1 試驗原理

在酸性介質中，硫酸根離子與鋇離子生成硫酸鋇沉淀，當硫酸根離子含量較低時，在一定時間內硫酸鋇成懸浮體，根據硫酸鋇產生的濁度進行測定。

1.2 儀器和試劑

儀器:VIS-722ON分光光度計、PL202-1天平、100 mL容量瓶、20 mL量筒、10 mL量筒、10 mL移液管、10 mL吸量管等。

試劑:鹽酸溶液(1+1),氯化鋇(250 g/L)，甘油-乙醇混合溶液(1+2)，硫酸鹽標準溶液(0.1 mg/mL)，酚酞指示液(10 g/L)。

1.3 標準工作曲線的繪制

移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、8.00 mL、10.00 mL硫酸鹽標準溶液，分別置于100 mL容量瓶中，加入1滴鹽酸溶液使溶液pH值調至3左右，10 mL甘油-乙醇混合溶液和10 mL氯化鋇溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，室溫靜置10 min。在420 nm波長下。用5 cm比色皿，以空白溶液調零，測量其吸光度。以硫酸根離子的百分含量為橫坐標，對應的吸光度為縱坐標，繪制工作曲線。

1.4 試驗步驟

稱取(1.00±0.01)g純堿試樣置于250 mL的燒杯中，加20 mL水和1滴酚酞指示液，滴加鹽酸溶液至酚酞變色并過量2 mL，煮沸2 min，冷卻，移入100 mL容量瓶中。以下操作按照1.3節所述，從“10 mL甘油-乙醇混……”開始，到“測定其吸光度”為止。從VIS-722ON分光光度計上直接讀取硫酸根的百分含量。

1.5 結果處理

取平行測定結果的算術平均值為測定結果，平行測定結果的絕對差值不大于0.006%。

1.6 注意事項

1)在測定硫酸鹽含量時，吸光度一般應在0.2～0.8之間，可適當調節溶液濃度或改變比色皿厚度，使溶液的吸光度值在此范圍內。

2)制備樣品時，必須保證碳酸鈉完全溶解后再調節pH值在3左右。

3)加入氯化鋇時應緩慢逐滴加入，并不斷搖動，確保分散體系均勻。

4)溶液搖勻后靜置時間10 min為宜。

2 與硫酸鋇重量法比對

2.1 與硫酸鋇重量法分析時間比對

硫酸鋇重量分析法的測定手續如下：稱取約20 g試樣，精確至0.01 g，置于燒杯中，加50 mL水，攪拌，滴加70 mL鹽酸溶液中和試料并使之酸化，用中速定量濾紙過濾并洗滌。濾液收集于燒杯中，控制試驗溶液體積約250 mL。滴加3滴甲基橙指示液，用氨水中和后再加6 mL鹽酸溶液酸化，煮沸，在不斷攪拌下滴加25 mL氯化鋇溶液(約90 s加完)，在不斷攪拌下繼續煮沸2 min。在沸水浴上放置2h，停止加熱，靜置4 h，用慢速定量濾紙過濾，用熱水洗滌沉淀直到取10 mL濾液與1 mL硝酸銀溶液混和，5 min后仍保持透明為止。

將濾紙連同沉淀移入預先在(800±25)℃下恒重的瓷坩堝中，灰化后移入高溫爐內，于(800±25)℃下灼燒至恒重。

以上方法要求稱取試樣并溶解后用中速濾紙過濾洗滌，收集濾液處理后煮沸，加入氯化鋇后再煮沸2 min，置于沸水浴放置2 h，再靜置4 h后用慢速定量濾紙過濾，移入已經恒重的坩堝中灰化至少2 h，再置于高溫爐灼燒至少4 h至恒重，等待冷卻后稱量計算。完成這樣一次測定需要至少15 h，復雜而冗長，而分光光度法只需20 min就能直接讀取結果，大大縮短了分析時間。

2.2 測定結果比對

硫酸鋇重量法是GB/T210.2-2004中規定的仲裁方法，具有權威性。本文采用的分光光度法測定結果與之比較如下。

表1試驗數據說明分光光度法測定碳酸鈉中硫酸鹽(以硫酸根計)含量與硫酸鋇重量法的絕對差值符合國家標準許可范圍。

表1 分光光度法與硫酸鋇重量法測定結果比較

3 與比濁法氯化鋇用量比對

分光光度法氯化鋇不同用量對應檢測結果試驗數據如下。

表2 分光光度法氯化鋇不同用量對應檢測結果

由表2可知，氯化鋇用量大于或等于10 mL時數據趨于穩定，考慮氯化鋇劇毒的特性，因此選取最少用量10 mL為宜，一次試驗(平行樣品和空白)共需用30 mL。

比濁法是GB/T210.2-2004中規定的硫酸鹽檢驗方法，稱取(1.00±0.01)g試樣，置于250 mL燒杯中，加20 mL水和1滴酚酞指示液，滴加鹽酸溶液至酚酞變色并過量2 mL，煮沸2 min，冷卻(必要時過濾)，移入50 mL比色管中。同時根據試料中的硫酸鹽含量，分別取3～4份硫酸鹽標準溶液，分別置于50 mL比色管中，每份間隔相差0.5 mL(根據試料中硫酸鹽含量，可適當縮小或擴大間隔)。分別加人 20 mL水、2 mL鹽酸溶液。在試料管及標準管中同時加人10 mL氯化鋇溶液，加水至刻度，搖勻。置于40～50 ℃水浴中20 min后比較標準管和試料管的濁度。取與試料管濁度相當的標準管中的硫酸鹽的量進行計算。當試料管濁度介于二支標準管濁度之間時，按兩標準管中硫酸鹽量的平均值進行計算。

方法中要求每次測定的同時都要根據試料中的硫酸鹽含量，取3～4份硫酸鹽標準溶液制成比色排，而每一份硫酸鹽標準溶液中都要求同時加入10 mL氯化鋇溶液，一次試驗(平行樣品和比色排)共需用60 mL。

由此可以看出，分光光度法較比濁法每次檢驗便可減少氯化鋇(劇毒)用量60%左右。

4 試用分光光度法測定氯化鈣中硫酸鹽

本文采用的方法應用到測定工業氯化鈣中硫酸鹽含量，與GB/T26520-2011中規定的方法比對數據表3。

表3試驗數據說明，此方法同樣適用于工業氯化鈣中硫酸鹽的測定。

表3 工業氯化鈣中硫酸鹽含量測定比較

5 結 論

通過分光光度法與重量法、比濁法測定碳酸鈉中硫酸鹽含量的比對，說明分光光度法測得的結果與國標仲裁法吻合，且操作手續更簡便快捷、環保。采用分光光度法測定碳酸鈉中硫酸鹽的含量更適合日常檢驗，切實可行。