鍍鋅線除油槽中氫氧化鈉、碳酸鈉和磷酸三鈉的測定

王小琴，郭崇武

（1.中航力源液壓股份有限公司，貴州 貴陽 550018；2.廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

傳統的除油溶液中一般含有氫氧化鈉、碳酸鈉和磷酸三鈉。過去采用聯測法測定這3種成分的含量[1]：以酚酞作為指示劑，用鹽酸標準溶液滴定氫氧化鈉、碳酸鈉和磷酸三鈉的總量；再以甲基橙作為指示劑，用鹽酸標準溶液滴定碳酸鈉和磷酸三鈉的總量；煮沸去除二氧化碳后，以酚酞作為指示劑，用氫氧化鈉標準溶液滴定磷酸三鈉；最后用差減法分別計算出碳酸鈉和氫氧化鈉的含量。鍍鋅掛具上的鍍鋅層在除油槽中會被腐蝕，使除油槽積累鋅離子，影響氫氧化鈉和磷酸三鈉的測定，甚至能使磷酸三鈉的測定結果高出一倍。有文獻制定了測定除油溶液中磷酸三鈉的磷鉬藍分光光度法[2]，較好地排除了鋅離子對測定的干擾。目前許多電鍍車間只配備了滴定法分析儀器，用滴定法測定槽液成分存在較大的誤差，對除油槽的監控產生誤導。為此，重新制定了測定鍍鋅線除油槽中各成分的滴定分析方法。

1 氫氧化鈉的測定

1.1 原理

用氯化鋇掩蔽碳酸鈉和磷酸三鈉，用草酸鉀掩蔽鋅離子[3]，以酚酞作為指示劑，用鹽酸標準溶液滴定氫氧化鈉。在除油溶液中，鋅離子生成偏鋅酸鈉，草酸鉀與其反應生成草酸合鋅配離子，反應如下：

上述反應中生成的氫氧根來自于除油槽中的氫氧化鈉。

1.2 試劑

(1) 氯化鋇溶液：質量分數為10%的氯化鋇水溶液。

(2) 草酸鉀溶液：50 g/L的草酸鉀水溶液。

(3) 酚酞指示劑：將1 g酚酞溶解于80 mL乙醇中，以水稀釋至100 mL。

(4) 鹽酸標準溶液：0.1 mol/L HCl水溶液。

1.3 測定

吸取除油溶液1 mL于300 mL錐形瓶中，用60 mL水稀釋后加氯化鋇溶液10 mL、草酸鉀溶液10 mL、酚酞指示劑3 ~ 5滴，用鹽酸標準溶液滴定至試液由紅色變成無色為終點。

1.4 計算

式中40為氫氧化鈉的摩爾質量(單位：g/mol)，c為鹽酸標準溶液的濃度(單位：mol/L)，V為滴定時消耗鹽酸標準溶液的體積(單位：mL)，V0為吸取除油溶液的體積(單位：mL)。

2 磷酸三鈉的測定

2.1 原理

在鍍鋅線除油溶液中取樣，用鹽酸滴定至甲基橙指示劑由黃色變為紅色，發生化學反應如下：

以草酸鉀掩蔽鋅離子，用氫氧化鈉標準溶液滴定至酚酞指示劑變成紅色，反應如下：

2.2 試劑

(1) 甲基橙指示劑：將0.1 g甲基橙溶解于100 mL熱水中。

(2) 1 + 1鹽酸：濃鹽酸與水的體積比為1∶1。

(3) 氫氧化鈉標準溶液：0.1 mol/L NaOH水溶液。

2.3 測定

吸取除油溶液5 mL于300 mL錐形瓶中，加80 mL水稀釋后加酚酞指示劑2滴，用滴管滴加1 + 1鹽酸至酚酞指示劑從紅色變成無色，隨后加甲基橙指示劑2 ~ 3滴，用鹽酸標準溶液滴定至試液由黃色變成紅色為終點。將試液加熱至沸騰1 ~ 2 min以除去二氧化碳，冷卻后加草酸鉀溶液10 mL，再加酚酞指示劑2 ~ 3滴，用氫氧化鈉標準溶液滴定至試液變成紅色為終點。

2.4 計算

式中380.1為十二水合磷酸三鈉的摩爾質量(單位：g/mol)，c為氫氧化鈉標準溶液的濃度(單位：mol/L)，V為滴定時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積(單位：mL)，V0為吸取除油溶液的體積(單位：mL)。

3 碳酸鈉的測定

3.1 原理

用草酸鉀掩蔽鋅離子，以酚酞作為指示劑，用鹽酸標準溶液滴定氫氧化鈉、碳酸鈉和磷酸三鈉的總量，然后用差減法計算碳酸鈉的含量。

3.2 測定

吸取除油溶液1 mL于300 mL錐形瓶中，加60 mL水稀釋后加草酸鉀溶液10 mL、酚酞指示劑3 ~5滴，用鹽酸標準溶液滴定至試液由紅色變成無色為終點。

3.3 計算

式中106為碳酸鈉的摩爾質量(單位：g/mol)，c為鹽酸標準溶液的濃度(單位：mol/L)，V為滴定時消耗鹽酸標準溶液的體積(單位：mL)，V0為吸取除油溶液的體積(單位：mL), 2.56是碳酸鈉與氫氧化鈉的摩爾質量之比，0.278 9是碳酸鈉與十二水合磷酸三鈉的摩爾質量之比。

4 討論

4.1 鋅離子的掩蔽

如果不掩蔽鋅離子，用氫氧化鈉滴定磷酸二氫鈉至酚酞指示劑變為紅色時，發生以下反應：

從上述反應可知，滴定至終點時磷酸二氫根轉化成磷酸氫根，式(3)便是以此為基礎推導出來的。然而，當試液中含有鋅離子時，磷酸二氫根轉化成磷酸根，1個磷酸二氫根要消耗2個氫氧根，導致磷酸三鈉的測定結果嚴重偏高。因此，在滴定中必須掩蔽鋅離子。

用草酸鉀掩蔽鋅離子，測試其掩蔽效果。配制2 g/L的七水合硫酸鋅溶液，從中吸取2 mL于300 mL錐形瓶中，依次加入草酸鉀溶液10 mL、酚酞指示劑3滴后，向試液中滴加1滴(約0.04 mL)氫氧化鈉標準滴定溶液，結果試液變為紅色，表明用草酸鉀能夠完全掩蔽鋅離子。

4.2 測定磷酸三鈉時pH的調節

測定磷酸三鈉時吸取試樣量較多，需用滴管滴加1 + 1鹽酸至酚酞指示劑變色。然后以甲基橙作為指示劑，用鹽酸標準溶液滴定至紅色為終點，試液中的磷酸氫二鈉生成磷酸二氫鈉。

4.3 精密度和回收率

配制含有80.00 g/L氫氧化鈉、60.00 g/L碳酸鈉和40.00 g/L十二水合磷酸三鈉的除油溶液，加入七水合硫酸鋅5 g/L，按本法平行測定6次，結果列于表1。

表1 用本法測定除油溶液的結果Table 1 Determination result of degreasing solution by the developed method

5 結論

用草酸鉀掩蔽鋅離子，用酸堿滴定法測定除油溶液中的氫氧化鈉、碳酸鈉和磷酸三鈉，能夠完全消除鋅離子對測定的干擾，精密度和準確度較高，滿足監控鍍鋅生產線除油槽中3種主要成分含量的要求。