不含銨鹽的三價鉻鍍液中硼酸的分析

郭崇武

(廣州超邦化工有限公司，廣東廣州 510460)

不含銨鹽的三價鉻鍍液中硼酸的分析

郭崇武

(廣州超邦化工有限公司，廣東廣州 510460)

研究了不含銨鹽的三價鉻鍍液中硼酸的分析方法。用草酸鉀掩蔽三價鉻，在弱酸性條件下草酸鉀與三價鉻離子生成絡(luò)合物。用甘露醇與硼酸反應(yīng)生成較強的絡(luò)合酸，以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定。鍍液中的其它組分對測定無影響，分析結(jié)果的相對平均偏差為0.17%。

三價鉻鍍液;硼酸;草酸鉀;掩蔽劑;分析方法

引 言

三價鉻鍍鉻溶液有硫酸鹽和氯化物兩個體系，氯化物鍍液中含有銨鹽，硫酸鹽鍍液有些含有銨鹽，有些不含。三價鉻鍍鉻液成分較復(fù)雜，對硼酸的測定有困難，目前沒有很成熟的分析方法。為此，實驗研究了不含銨鹽的三價鉻鍍鉻液中硼酸的分析方法。

1 分析方法

1.1 方法要點

加甘露醇與硼酸反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化成較強的絡(luò)合酸，以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉滴定絡(luò)合酸。鍍鉻液中的三價鉻離子在pH升高時能生成羥橋式聚合物［1］，因此，需用草酸鉀掩蔽三價鉻。在弱酸性和加熱條件下，草酸鉀與三價鉻離子生成絡(luò)合物，該絡(luò)合物對測定硼酸無影響。酚酞指示劑的變色范圍pH=8.3～10.0，草酸鉀溶液的 pH在此范圍之內(nèi)，草酸鉀對測定硼酸無影響［2］。

1.2 試 劑

0.1 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，酚酞指示劑，100g/L草酸鉀溶液，甘露醇。

1.3 步 驟

吸取三價鉻鍍鉻液1mL于250mL錐形瓶中，加水60mL，加2g甘露醇，搖勻，加10mL草酸鉀溶液，加熱至略微沸騰，立即冷卻，加數(shù)滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至試液由藍(lán)綠色變?yōu)樽仙?0s不變色為終點。

1.4 計 算

式中61.84為硼酸的相對分子質(zhì)量;c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，mol/L;V為滴定時消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL;n為吸取鍍液的毫升數(shù)，本法吸取試樣1mL。

2 方法探討

2.1 指示劑和掩蔽劑的選擇

甘露醇與硼酸反應(yīng)生成絡(luò)合酸，該絡(luò)合酸仍然是較弱的酸。酚紅指示劑的變色范圍pH=6.8～8.4，試驗表明，用氫氧化鈉滴定絡(luò)合酸，酚紅指示劑變?yōu)榧t色時，絡(luò)合酸不能夠被完全滴定。因此，測定硼酸需要用酚酞作指示劑。

為了使三價鉻離子具有合適的沉積電位，不能向三價鉻鍍液中過多加入絡(luò)合劑。三價鉻離子被完全絡(luò)合時能形成6個配位鍵，實際鍍液中的三價鉻與絡(luò)合劑只形成1～2個配位鍵。因此，在用氫氧化鈉滴定硼酸的過程中，三價鉻能與氫氧根生成羥橋式聚合物，嚴(yán)重干擾硼酸的測定。用草酸鉀作掩蔽劑，草酸鉀與三價鉻離子生成三草酸合鉻絡(luò)離子，能夠消除三價鉻對測定硼酸的影響。不能用檸檬酸三鈉掩蔽三價鉻，檸檬酸分子中含有一個羥基，該羥基與三價鉻離子有較強的絡(luò)合能力，在絡(luò)合過程中釋放出氫離子［2］，對測定硼酸影響較大。

2.2 掩蔽條件

三價鉻離子與草酸鉀的絡(luò)合反應(yīng)在不加熱時速度很慢，因此需要在加熱條件下進行，在90～100℃條件下反應(yīng)能夠在1min內(nèi)完成。本法將試液加熱至略微沸騰反應(yīng)已經(jīng)完成，立即冷卻可避免試液的揮發(fā)。

在pH＞5的條件下，三價鉻離子與氫氧根形成配位鍵后很難再與其它絡(luò)合劑生成絡(luò)合物，因此，需要在弱酸性條件下加草酸鉀與三價鉻離子反應(yīng)。本法先加甘露醇與硼酸反應(yīng)降低試液的pH，然后再加草酸鉀掩蔽三價鉻。

2.3 絡(luò)合劑和其他酸的影響

在配制三價鉻鍍液時，絡(luò)合劑與三價鉻離子絡(luò)合后釋放出全部的氫離子，隨后氫離子與堿反應(yīng)生成水，因此，鍍液中的絡(luò)合劑對測定硼酸無影響。

本法分析的三價鉻鍍液pH=3.2～3.8，除了硼酸外，鍍液中還含有少量的硫酸，會使硼酸的測定結(jié)果偏高，但誤差很小，可以忽略不計。

2.4 其它分析方法的討論

文獻(xiàn)［3］介紹了三價鉻鍍鉻液中硼酸的分析方法，為了排除三價鉻對測定硼酸的影響，先將試液用氫氧化鈉滴定至酚酞指示劑變?yōu)榧t色，使三價鉻離子生成羥橋式聚合物。然后向試液中加甘露醇與硼酸生成絡(luò)合酸，再用氫氧化鈉滴定至試液變?yōu)榧t色，記錄消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。該方法雖然能消除三價鉻的影響，但在第一次滴定過程中，大約有21%的硼酸生成了硼酸鈉，也就是說，在第二次滴定時只能測定到硼酸總質(zhì)量濃度的79%，分析結(jié)果嚴(yán)重偏低。

在測定硼酸時，需確認(rèn)鍍液中是否含有銨鹽。在250mL錐形瓶中加20mL三價鉻鍍液，加10mL10%氫氧化鈉溶液，將濕潤的pH=1～14的試紙放在瓶口上方，試紙明顯變?yōu)樗{(lán)綠色表明鍍液中含有銨鹽，試紙不變色或略微變色時，鍍液中不含銨鹽。

3 分析結(jié)果的精密度

分析Trich-9289硫酸鹽三價鉻鍍鉻液中的硼酸，一個試樣測定8次，結(jié)果列于表1。分析結(jié)果的相對平均偏差為0.17%，滿足滴定分析的標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 本法分析結(jié)果的精密度

4 結(jié)論

用本法測定不含銨鹽的三價鉻鍍鉻液中的硼酸，能夠滿足車間監(jiān)控鍍液的要求。但不能用本法測定含有銨鹽的三價鉻鍍鉻液。

［1］李國華，賴奐汶，黃清安.三價鉻鍍液中配體的作用［J］.材料保護，2005，38(12):44-46.

［2］郭崇武.鎳-鈷合金鍍液中硼酸的快速分析［J］.電鍍與環(huán)保，2010，30(4):40-41.

［3］陳永順.淺談三價鉻電鍍液使用及維護［C］//天津市電鍍工程學(xué)會第十屆學(xué)術(shù)年會論文集，天津:天津市電鍍工程學(xué)會，2006:94-96.

Analysis of Boric Acid in Trivalent Chromium Plating Bath without Ammonium Salt

GUO Chong-wu
(Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd，Guangzhou 510460，China)

Analytical method of boric acid in trivalent chromium plating bath without ammonium salt was developed.Potassium oxalate was used to mask trivalent chromium under a weak acidic condition.The boric acid was reacted with D-mannitol to form strong complex acid，and then the complex acid was titrated by utilizing sodium hydroxide standard solution with phenothalin as indicator.Other constituents in the plating bath had no influence on the determination，and relative average deviation of the determination result was 0.17%.

trivalent chromium plating bath;boric acid;potassium oxalate;masking agent;analytical method

TG115.31

B

1001-3849(2012)09-0037-02

2012-03-21

2012-04-13