理化检验-化学分册P TCA (PA R T B :CH EM. ANAL. ) 2007年第43卷
3
知识与经验
酸碱滴定法测定铝酸钠溶液中总碱
陈 伟1,2, 朱云勤31, 马武权1, 杨艾华1
(1. 贵州大学化学系, 贵阳550025; 2. 武汉工程大学化工与制药学院, 武汉430073)
中图分类号:O657. 31 文献标识码:B 文章编号:100124020(2007) 0320237202
在烧结法生产氢氧化铝工业中, 从脱硅精液中析出氢氧化铝是采用向其通入二氧化碳气体即碳酸化分解的方法。分解后溶液的主要成分为碳酸钠, 经蒸发或者加入适量纯碱(补碱) 返回用于配制生料浆[1]。采用生产氢氧化铝的新技术[2], 碳酸分解母液加入适量纯碱后, 不是返回用于配制生料浆, 而是作为浸取液直接用于烧结熟料的浸取。由于浸取液率, 量, , ED TA (掩蔽Al 3+) 及盐酸, 加热使反应完全; 再用氢氧化钠回滴过量的盐酸以测定总碱, 用硝酸锌回滴过量的ED TA ; 由于过剩的ED TA 在酚酞变色时, 要离解出一个氢离子, 消耗等量的碱, 因而计算总碱必须补正[3]。该法检测时必须控制溶液p H 为8. 2, 此时才有所消耗盐酸的量恰等于中和总碱的量, 在实际操作中不容易控制, 精密度与准确度难以达到要求。本文提出了一种采用酸碱返滴定碳酸分解母液铝酸钠溶液中总碱量的方法, 在试样溶液中加入过量的F -(掩蔽Al 3+) 及硫酸, 加热使反应完全。再用氢氧化钠回
・L -1; 氟化钠溶液:0.12mol ・L -1; 酚酞溶液:10g ・L -1(酒精溶液) ; 甲基橙溶液:1g ・L -1。
试剂均为A. R 级。1. 2 试验方法1. 2. 1 [2]方g , 得粗液) 。粗液经脱硅后的铝酸钠溶液) 用碳酸化分解法使溶液中的铝以氢氧化铝形态析出。过滤分离后的滤液作为试样溶液。1. 2. 2 铝酸钠溶液中总碱的测定方法
移取试样溶液1. 00mL 于250mL 锥形瓶中, 加入过量的硫酸标准溶液(V 1) , 加热5min , 驱尽溶液中生成的二氧化碳。冷却后再加入一定量氟化钠溶液掩蔽Al 3+, 加入酚酞指示剂2滴, 用氢氧化钠标准溶液返滴至浅红色为终点(V 2) 。
碳酸分解后母液中的总碱量以碳酸钠计。按下式计算:
ρL -1) =(c 1V 1-1/2c 2V 2) ×M Na 2CO 3(g ・
式中 c 1、c 2———硫酸标准溶液和氢氧化钠标准溶
液的浓度,mol ・L -1;
V 1、V 2———硫酸标准溶液和氢氧化钠标准溶
滴过量的硫酸以测定总碱。试验结果表明, 采用本法测定碳酸分解母液中总碱量获得了较满意的精密度和准确度。
液的体积,mL ;
M ———碳酸钠的摩尔质量,g ・mol
-1
。
2 结果与讨论
2. 1 文献[4]方法与本法测定碱液中总碱量(以碳
1 试验部分
1. 1 主要试剂
硫酸标准溶液:0.1023mol ・L -1(用基准试剂
碳酸钠标定) ; 氢氧化钠标准溶液:0. 1129mol ・L -1(用硫酸标准溶液标定) ; 碳酸钠溶出溶液:150g
收稿日期:[1**********]联系人
酸钠计) 的结果比较
试验中未加入氟化钠溶液, 其目的是检验文献[4]方法与本法测定总碱量的精密度与准确度有无
显著性差异, 以验证本法未加入氟化钠的可靠性。测定结果见表1。
表1中数据说明用本法测定与文献[4]方法测定的精密度与准确度无显著性差异。用F 检验和t
・237・
理化检验-化学分册
表1 文献[4]方法与本法测定结果比较(n =5)
T ab. 1 R esults obtained by this method and checked with
the method given in literature[4]
陈伟等:酸碱滴定法测定铝酸钠溶液中总碱
氟化钠溶液, 经理论计算与试验验证, 氟化钠的物质
的量n NaF 与铝酸钠溶液中Al 3+的物质的量n Al 3+为12∶1为宜。2. 3 样品分析结果
方法
Met hod
测定值
Na 2CO 3found
ρ/(g ・L -1)
148. 8148. 9148. 9149. 0149. 3
RSD
Mean values
/%
ρ/(g ・L -1)
149. 0149. 0
0. 1290. 126
平均值
本法
按试验方法对制备的试样溶液进行测定(n =
5) , 试验结果(Na 2CO 3) 为:128. 3, 128. 9, 128. 3, 128. 7,128. 5g ・L -1, 平均值为128. 5g ・L -1。相
文献[4]方法148. 8148. 9149. 2148. 9149. 2
检验得出结论, 说明本法与文献[4]方法具有相同的精密度和准确度。
2. 2 氟化钠酸碱性的影响及其用量的选择2. 2. 1 氟化钠酸碱性的影响
对标准偏差为0. 20%。
同时进行加入回收试验, 测定结果见表3。
表3 方法的回收率和精密度结果(n =5)
T ab. 3 R ecovery and precision of the method
由于本法采用酚酞为指示剂滴定终点, 滴定终点的p H ≈8。氟化钠虽为碱性物质, 但在p H ≈8
时, 通过计算,F -的分布分数δF -=1。理论计算说明, 在滴定终点p H ≈8的情况下, F -不干扰总碱量的测定。在纯碱液中加入了不同量的氟化钠, 了总碱量的条件试验, , 见表2。
表2 (n =6)
T ab. 2 E of different amount of N aF
to the of total alk alinity
序号
Serial
No. 145
标准加入量Am ′t of
standard added /g 050. 90. 29780. 3750
回收值
Total alkalinity recovered /9814860. 22420. 29670. 3734
回收率
Recovery /%99. 999. 899. 699. 699. 6
RSD /%
0. 14
本法测定碳酸分解铝酸钠溶液中总碱量能够替代目前常用于测量铝酸钠溶液中总碱量的方法, 测
RSD /%0. 07
序号
Serial No. 123456
Total akalinity
Mean value
determined Na F added
ρV /mL /(g ・L -1) 5. 0010. 0015. 0020. 0025. 0030. 00
148. 6148. 7148. 8148. 5148. 6148. 7
148. 6
加入量
Am ′t of
测定总碱值
平均值
定步骤简单, 终点判断明显, 操作简便, 试剂为常用
试剂, 成本低, 特别适用于氢氧化铝生产中碳酸分解液的总碱量的生产控制分析。参考文献:
[1] 杨重愚. 氧化铝生产工艺学[M ].北京:冶金工业出版
社, 1982:291.
[2] 马武权, 朱云勤. 一种生产氢氧化铝的新方法:中国,
ZL 90110019. 6[P].1994202220.
[3] 《联合法生产氧化铝》编写组. 联合法生产氧化铝控制
从表2结果可看出, 加入不同量的氟化钠, 对纯
碱液中总碱量的精密度无影响; 将表2中碳酸钠的平均值148. 6g ・L 149. 0g ・L
-1
-1
分析[M ].北京:冶金工业出版社, 1977:153.
[4] 陈必友. 工厂分析化学手册[M ].北京:国防工业出版
与表1中碳酸钠的平均值
社, 1992:252.
用t 检验法进行检验, 无显著差异。
结果表明, 不同量的氟化钠对测定纯碱液中总碱量的准确度无影响。2. 2. 2 氟化钠用量的确定
敬告读者
2007年漏订或忘订《理化检验2化学
β=19. 84) 且F -对Al 3+有极强的络合能力(lg
其络合物无色, 是Al 3+的优良络合掩蔽剂。HF 是中强酸, 溶液酸度不高时, 酸度对其掩蔽能力的影响不很大; 在较高酸度时, 其酸效应较严重。为了保证有足够的F -将Al 3+完全络合掩蔽, 需加入过量的
・238・
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理化检验-化学分册P TCA (PA R T B :CH EM. ANAL. ) 2007年第43卷
3
知识与经验
酸碱滴定法测定铝酸钠溶液中总碱
陈 伟1,2, 朱云勤31, 马武权1, 杨艾华1
(1. 贵州大学化学系, 贵阳550025; 2. 武汉工程大学化工与制药学院, 武汉430073)
中图分类号:O657. 31 文献标识码:B 文章编号:100124020(2007) 0320237202
在烧结法生产氢氧化铝工业中, 从脱硅精液中析出氢氧化铝是采用向其通入二氧化碳气体即碳酸化分解的方法。分解后溶液的主要成分为碳酸钠, 经蒸发或者加入适量纯碱(补碱) 返回用于配制生料浆[1]。采用生产氢氧化铝的新技术[2], 碳酸分解母液加入适量纯碱后, 不是返回用于配制生料浆, 而是作为浸取液直接用于烧结熟料的浸取。由于浸取液率, 量, , ED TA (掩蔽Al 3+) 及盐酸, 加热使反应完全; 再用氢氧化钠回滴过量的盐酸以测定总碱, 用硝酸锌回滴过量的ED TA ; 由于过剩的ED TA 在酚酞变色时, 要离解出一个氢离子, 消耗等量的碱, 因而计算总碱必须补正[3]。该法检测时必须控制溶液p H 为8. 2, 此时才有所消耗盐酸的量恰等于中和总碱的量, 在实际操作中不容易控制, 精密度与准确度难以达到要求。本文提出了一种采用酸碱返滴定碳酸分解母液铝酸钠溶液中总碱量的方法, 在试样溶液中加入过量的F -(掩蔽Al 3+) 及硫酸, 加热使反应完全。再用氢氧化钠回
・L -1; 氟化钠溶液:0.12mol ・L -1; 酚酞溶液:10g ・L -1(酒精溶液) ; 甲基橙溶液:1g ・L -1。
试剂均为A. R 级。1. 2 试验方法1. 2. 1 [2]方g , 得粗液) 。粗液经脱硅后的铝酸钠溶液) 用碳酸化分解法使溶液中的铝以氢氧化铝形态析出。过滤分离后的滤液作为试样溶液。1. 2. 2 铝酸钠溶液中总碱的测定方法
移取试样溶液1. 00mL 于250mL 锥形瓶中, 加入过量的硫酸标准溶液(V 1) , 加热5min , 驱尽溶液中生成的二氧化碳。冷却后再加入一定量氟化钠溶液掩蔽Al 3+, 加入酚酞指示剂2滴, 用氢氧化钠标准溶液返滴至浅红色为终点(V 2) 。
碳酸分解后母液中的总碱量以碳酸钠计。按下式计算:
ρL -1) =(c 1V 1-1/2c 2V 2) ×M Na 2CO 3(g ・
式中 c 1、c 2———硫酸标准溶液和氢氧化钠标准溶
液的浓度,mol ・L -1;
V 1、V 2———硫酸标准溶液和氢氧化钠标准溶
滴过量的硫酸以测定总碱。试验结果表明, 采用本法测定碳酸分解母液中总碱量获得了较满意的精密度和准确度。
液的体积,mL ;
M ———碳酸钠的摩尔质量,g ・mol
-1
。
2 结果与讨论
2. 1 文献[4]方法与本法测定碱液中总碱量(以碳
1 试验部分
1. 1 主要试剂
硫酸标准溶液:0.1023mol ・L -1(用基准试剂
碳酸钠标定) ; 氢氧化钠标准溶液:0. 1129mol ・L -1(用硫酸标准溶液标定) ; 碳酸钠溶出溶液:150g
收稿日期:[1**********]联系人
酸钠计) 的结果比较
试验中未加入氟化钠溶液, 其目的是检验文献[4]方法与本法测定总碱量的精密度与准确度有无
显著性差异, 以验证本法未加入氟化钠的可靠性。测定结果见表1。
表1中数据说明用本法测定与文献[4]方法测定的精密度与准确度无显著性差异。用F 检验和t
・237・
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表1 文献[4]方法与本法测定结果比较(n =5)
T ab. 1 R esults obtained by this method and checked with
the method given in literature[4]
陈伟等:酸碱滴定法测定铝酸钠溶液中总碱
氟化钠溶液, 经理论计算与试验验证, 氟化钠的物质
的量n NaF 与铝酸钠溶液中Al 3+的物质的量n Al 3+为12∶1为宜。2. 3 样品分析结果
方法
Met hod
测定值
Na 2CO 3found
ρ/(g ・L -1)
148. 8148. 9148. 9149. 0149. 3
RSD
Mean values
/%
ρ/(g ・L -1)
149. 0149. 0
0. 1290. 126
平均值
本法
按试验方法对制备的试样溶液进行测定(n =
5) , 试验结果(Na 2CO 3) 为:128. 3, 128. 9, 128. 3, 128. 7,128. 5g ・L -1, 平均值为128. 5g ・L -1。相
文献[4]方法148. 8148. 9149. 2148. 9149. 2
检验得出结论, 说明本法与文献[4]方法具有相同的精密度和准确度。
2. 2 氟化钠酸碱性的影响及其用量的选择2. 2. 1 氟化钠酸碱性的影响
对标准偏差为0. 20%。
同时进行加入回收试验, 测定结果见表3。
表3 方法的回收率和精密度结果(n =5)
T ab. 3 R ecovery and precision of the method
由于本法采用酚酞为指示剂滴定终点, 滴定终点的p H ≈8。氟化钠虽为碱性物质, 但在p H ≈8
时, 通过计算,F -的分布分数δF -=1。理论计算说明, 在滴定终点p H ≈8的情况下, F -不干扰总碱量的测定。在纯碱液中加入了不同量的氟化钠, 了总碱量的条件试验, , 见表2。
表2 (n =6)
T ab. 2 E of different amount of N aF
to the of total alk alinity
序号
Serial
No. 145
标准加入量Am ′t of
standard added /g 050. 90. 29780. 3750
回收值
Total alkalinity recovered /9814860. 22420. 29670. 3734
回收率
Recovery /%99. 999. 899. 699. 699. 6
RSD /%
0. 14
本法测定碳酸分解铝酸钠溶液中总碱量能够替代目前常用于测量铝酸钠溶液中总碱量的方法, 测
RSD /%0. 07
序号
Serial No. 123456
Total akalinity
Mean value
determined Na F added
ρV /mL /(g ・L -1) 5. 0010. 0015. 0020. 0025. 0030. 00
148. 6148. 7148. 8148. 5148. 6148. 7
148. 6
加入量
Am ′t of
测定总碱值
平均值
定步骤简单, 终点判断明显, 操作简便, 试剂为常用
试剂, 成本低, 特别适用于氢氧化铝生产中碳酸分解液的总碱量的生产控制分析。参考文献:
[1] 杨重愚. 氧化铝生产工艺学[M ].北京:冶金工业出版
社, 1982:291.
[2] 马武权, 朱云勤. 一种生产氢氧化铝的新方法:中国,
ZL 90110019. 6[P].1994202220.
[3] 《联合法生产氧化铝》编写组. 联合法生产氧化铝控制
从表2结果可看出, 加入不同量的氟化钠, 对纯
碱液中总碱量的精密度无影响; 将表2中碳酸钠的平均值148. 6g ・L 149. 0g ・L
-1
-1
分析[M ].北京:冶金工业出版社, 1977:153.
[4] 陈必友. 工厂分析化学手册[M ].北京:国防工业出版
与表1中碳酸钠的平均值
社, 1992:252.
用t 检验法进行检验, 无显著差异。
结果表明, 不同量的氟化钠对测定纯碱液中总碱量的准确度无影响。2. 2. 2 氟化钠用量的确定
敬告读者
2007年漏订或忘订《理化检验2化学
β=19. 84) 且F -对Al 3+有极强的络合能力(lg
其络合物无色, 是Al 3+的优良络合掩蔽剂。HF 是中强酸, 溶液酸度不高时, 酸度对其掩蔽能力的影响不很大; 在较高酸度时, 其酸效应较严重。为了保证有足够的F -将Al 3+完全络合掩蔽, 需加入过量的
・238・
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