庫侖滴定法測定三聚磷酸鈉的砷含量

周駿宏

（黔南民族師范學(xué)院化學(xué)系，貴州 都勻 558000）

庫侖滴定法測定三聚磷酸鈉的砷含量

周駿宏

（黔南民族師范學(xué)院化學(xué)系，貴州 都勻 558000）

五鈉試樣用水溶解，加硫酸酸化，在發(fā)生瓶中以硼氫化鉀為氫化劑使樣品中五價砷形成AsH3，并與滴定劑發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)電解消耗的電量計(jì)算樣品砷含量。該法具有更為快捷、檢測范圍更寬等特點(diǎn)，是測量五鈉等砷含量的理想方法。

庫侖滴定；微庫侖；五鈉；砷

三聚磷酸鈉可以使用黃磷（熱法酸）或濕法磷酸為原料生產(chǎn)。由于砷與磷屬于同族，性質(zhì)很相近，在未經(jīng)脫砷處理的情況下，采用黃磷（熱法酸）生產(chǎn)的磷酸及三聚磷酸鈉中砷含量普遍較高。由于砷及其化合物有都具有高毒性，限制了高砷三聚磷酸鈉的應(yīng)用，如食品級三聚磷酸鈉對砷含量就有要求（低于幾ppm）。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，三聚磷酸鈉的下游行業(yè)對其砷含量限制愈來愈嚴(yán)，這對三聚磷酸鈉脫砷技術(shù)及砷測定提出了新的要求。

砷的分析方法主要有二乙基二硫代氨基甲酸銀法（Ag-DDTC法）、電感耦合等離子體原發(fā)射光譜法、砷斑法、氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法（HG-AFS）[1]等。 這些方法大多存在分析時間長、分析準(zhǔn)確度不夠、使用范圍窄或設(shè)備昂貴等局限。因此，開發(fā)一種簡便、快速、準(zhǔn)確、測量范圍廣的測定黃磷中砷含量的測量方法很有意義。

庫侖滴定法測砷的測量原理是，試樣經(jīng)消解后其中所含的砷也轉(zhuǎn)變?yōu)樯樗峄騺喩樗帷Ｔ谏榛瘹浒l(fā)生器中，含有砷酸或亞砷酸的黃磷消解試樣，被硼氫化鉀（也可用硼氫化鈉）還原為AsH3，AsH3經(jīng)載氣帶入滴定池，AsH3與滴定池中含的復(fù)合滴定劑I2-KBr發(fā)生如下反應(yīng)：

通過參考電極測量出上述反應(yīng)的電位變化，然后在電解電極進(jìn)行電解，發(fā)生如下的反應(yīng)：

通過電解，補(bǔ)充相應(yīng)的滴定劑消耗量（由砷化氫發(fā)生器進(jìn)入滴定池的AsH3與滴定劑反應(yīng)所消耗的滴定劑的量）。最后根據(jù)法拉第定律[3]，由電解產(chǎn)生的電量可求出試樣中的砷含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器及試劑

庫倫滴定儀：AS-10型，江蘇江電分析儀器有限公司；原子熒光光譜儀：AF-610B型，北京瑞利分析儀器公司；溴化鉀：AR，天津市瑞金特化學(xué)品有限公司；碘：AR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硼氫化鉀：AR，天津市福晨化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器工作條件

載氣流速：20～30mL/min；電解偏壓：160～190mV；載氣：普通氮?dú)狻?/p>

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 試樣預(yù)處理

根據(jù)砷含量稱取0.1～1克左右的三聚磷酸鈉，加5mL水溶解，加1∶1硫酸5mL ，置于發(fā)生瓶中，震蕩至全部溶解。

1.3.2 電解液及硼氫化鉀溶液配制

電解液配制：稱取0.07克KBr溶于800mL水中，再加入醋酸150mL、硫酸50mL，并加入少量碘單質(zhì)，混勻后轉(zhuǎn)移到試劑瓶中。

硼氫化鉀溶液配制：稱取3克硼氫化鉀溶于100mL水中，再加入約10粒NaOH（或KOH），充分溶解后即為3%硼氫化鉀溶液。由于硼氫化鉀溶液不穩(wěn)定，應(yīng)現(xiàn)配。

1.3.3 砷含量的測量

用電解液充分沖洗滴定池后，將電解液加滿滴定池（高于電極約10mm），再加入幾粒碘單質(zhì)到電解池中。將測量系統(tǒng)的電路及氣路連接好，打開電源，調(diào)整好電解池的攪拌速度。打開氣路，調(diào)整好載氣流速。

將空白樣裝入發(fā)生瓶中，連接到測量系統(tǒng)中，啟動發(fā)生瓶磁力攪拌。將儀器置于空白檔，按工作鍵開始電解，待顯示數(shù)值為零時，用注射器抽取3mL硼氫化鉀溶液，按啟動鍵，立即將硼氫化鉀注入發(fā)生瓶中。發(fā)生瓶產(chǎn)生的砷化氫通過載氣進(jìn)入滴定池與滴定劑反應(yīng)，使測量電位偏離終點(diǎn)，儀器自動啟動電解，到達(dá)終點(diǎn)后顯示結(jié)果。

根據(jù)試樣砷含量的高低，準(zhǔn)確稱取適量的已消解好的試樣于潔凈的發(fā)生瓶中，連接到測量系統(tǒng)中，啟動發(fā)生瓶磁力攪拌。將儀器置于樣品檔，按工作鍵開始電解，待顯示數(shù)值為零時，用注射器抽取3mL硼氫化鉀溶液，按啟動鍵，立即將硼氫化鉀注入發(fā)生瓶中，到達(dá)終點(diǎn)后顯示結(jié)果，記錄或打印結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 測量結(jié)果

2.2.1 不同樣品的砷含量

采用庫倫滴定法對多種三聚磷酸鈉樣品進(jìn)行測定，測定結(jié)果見表1。

測量過程中，因?yàn)闇p少了配制標(biāo)準(zhǔn)溶液作標(biāo)準(zhǔn)曲線的時間，也不需要加入硫脲和抗壞血酸等預(yù)還原劑處理樣品，庫侖法花費(fèi)的時間要短，測量一個樣品的時間大概數(shù)分鐘而已。

2.2.2 儀器準(zhǔn)確性檢測

為了檢驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確性，使用標(biāo)準(zhǔn)砷溶液進(jìn)行測定，結(jié)果與上述測定方法相吻合，見表2。

表1 三聚磷酸鈉砷含量

表2 標(biāo)準(zhǔn)砷溶液的測量結(jié)果

3 結(jié)論

采用庫倫滴定法測量五鈉中砷含量，具有測量范圍廣、簡便、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可以滿足普通五鈉及低砷五鈉等多規(guī)格產(chǎn)品的分析測試。該方法同樣適用于磷酸鹽、磷酸、黃磷的砷測定需要，具有推廣應(yīng)用價值。

[1]任永勝，馬紅瓊，李軍，等.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定黃磷中微量砷[M].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊，2007,43:564-566.

[2]梁述忠.庫侖滴定法測定工業(yè)廢水中微量砷[J].科技進(jìn)展，2003,(4):31-33.

[3]馮旭.AS-1型微庫侖定砷可行性探討[J].廣石化科技信息，1995,(4):50-52.

[4]周駿宏，李玉明.硝酸氧化法凈化黃磷除砷[J].硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2009,(3)

[5]劉向光.庫侖滴定法測量微量砷[J].撫順石油學(xué)院學(xué)報，1999,(01):21-24.