電解液中鋁離子含量方法的選擇

王芳

（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013）

電解液中鋁離子含量方法的選擇

王芳

（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊830013）

針對電解液的鋁離子含量的檢測，通過對三種分析方法的比較，確定了一種簡易快速實用的分析方法。

NaOH滴定法分析鋁離子含量檢測

0 前言

在鋁陽極箔腐蝕工序過程中采用酸性電解液（含強酸和鋁鹽），其鋁離子含量對工序質量有重大影響，需要定時分析和嚴格控制。這種酸性電解液酸度不高（2～4mol∕L），鋁離子含量較高（0.2～0.5mol∕L），要求每半小時檢測一次。采用傳統(tǒng)NaOH滴定法分析鋁離子含量，分析速度快，但近滴定終點時，由于生成大量氫氧化鋁沉淀，溶液非常渾濁，導致指示劑甲基橙顏色由橙色變黃色變化不易準確判斷，使誤差增大。采用常規(guī)EDTA滴定法分析鋁離子含量，準確度高，但分析時間較長（約30min∕樣），對于實時控制不利。鑒于以上情況，我們提出了以氟化鉀作掩蔽劑，NaOH滴定法分析鋁離子含量，通過試驗，確定了適用的檢測條件。經過與上述兩種方法比較，本方法可提高分析速度（約15～20min∕樣），且分析準確度較高。

1 實驗方法

1.1 傳統(tǒng)NaOH滴定法鋁含量的測定

1.1.1 原理

待測溶液中主要含有強酸和其鋁鹽，陽離子包括H+和Al3+。

第一步：酚酞作指示劑，用NaOH標準溶液滴定，至pH值約為8～10，指示劑由無色變?yōu)榧t色，發(fā)生反應如下：

H++OH_=H2O

Al3++3OH－=Al(OH)3(沉淀)

此時COH_=CH++3CAl3+，已知NaOH溶液濃度，可算出H+和Al3+的總含量，即總酸度，簡稱T1；

第二步：甲基橙作指示劑，用NaOH標準溶液滴定，至pH值約為3～5，指示劑由橙色變?yōu)辄S色，發(fā)生反應如下：

H++OH－=H2O

而此時Al3+不與OH－發(fā)生反應COH_=CH+，通過已知NaOH標準溶液濃度，可算出H+含量，即自由酸度，簡稱T2；由總酸度減去自由酸度，可計算出鋁離子的含量，即CAl3+(mol∕L)=（T1-T2）∕3。

1.1.2 檢測方法

（1）總酸度的測定：用單標移液管移取電解液10mL于裝有20～30mL純水的容量瓶中，定容至100mL，搖勻、靜置作為母液。移取母液10mL于250mL錐形瓶中（用洗瓶將杯壁殘留液沖入燒杯中），加2滴（2g∕L）酚酞指示劑。用0.5mol∕L的NaOH標準溶液滴定至溶液呈穩(wěn)定的微紅色（30s內不褪色），記錄消耗NaOH標準溶液（CNaOH）的體積V1；計算方法：T1(mol∕L)=CNaOH×V1。

（2）自由酸度的測定：用10mL單標移液管移取(1)中定容好的母液10mL于250mL錐形瓶中，加2滴（2g∕L）甲基橙指示劑。用0.5mol∕L的NaOH標準溶液滴定至溶液呈穩(wěn)定的黃色（30s內不褪色），記錄消耗NaoH標準溶液（CNaOH）的體積V2；計算方法：T2(mol∕L)=CNaOH×V2。

（3）鋁含量（C）=(T1-T2)∕3。

1.2 氟化鉀作掩蔽劑NaOH滴定法鋁含量的測定

1.2.1 原理

待測溶液中主要含有強酸和其鋁鹽，陽離子包括H+和Al3+。

第一步：酚酞作指示劑，用NaOH標準溶液滴定，至pH值約為8～10，指示劑由無色變?yōu)榧t色，發(fā)生反應如下：

H++OH_=H2O

Al3++3OH_=Al(OH)3↓

此時COH_=CH++CAl3+，已知NaOH溶液濃度，可算出H+和Al3+的總含量，即總酸度，簡稱T1；

第二步：酚酞作指示劑，氟化鉀作鋁離子掩蔽劑，用NaOH標準溶液滴定，至pH值約為8～10，指示劑由無色變?yōu)榧t色，發(fā)生反應如下：

H++OH-=H2O

Al3++F_→(AlF6)3-

此時COH-=CH+，通過已知NaOH標準溶液濃度，可計算出H+含量，即自由酸度，簡稱T2；由總酸度減去自由酸度，可計算出鋁離子的含量，即CAL3+=（T1-T2）∕3。

1.2.2 檢測方法

（1）總酸度的測定：用單標移液管移取電解液10mL于裝有20～30mL純水的容量瓶中，定容至100mL，搖勻、靜置作為母液。移取母液10mL于250mL錐形瓶中，加2滴（2g∕L）酚酞指示劑。用0.5 mol∕L的NaOH標準溶液滴定至溶液呈穩(wěn)定的微紅色（30s內不褪色），記錄消耗NaOH標準溶液（CNaOH）的體積V1；計算方法：T1(mol∕L)=CNaOH×V1。

（2）自由酸度的測定：用10mL單標移液管移取(1)中定容好的母液10mL于250mL錐形瓶中，加5 mL（200g∕L）氟化鉀，加2滴（2g∕L）酚酞指示劑。用0.5mol∕L的NaOH標準溶液滴定至溶液呈穩(wěn)定的微紅色（30s內不褪色），記錄消耗NaOH標準溶液（CNaOH）的體積V2；計算方法：T2(mol∕L)=CH+=CNaOH×V2

（3）鋁含量（C）=(T1-T2)∕3。

1.3 EDTA法鋁含量的測定

1.3.1 原理

本法系依據過量的乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)與鋁離子發(fā)生反應完全后,在pH為5～6時(適宜的滴定酸度)，以二甲酚橙為指示劑，加入KF，使KF與Al3+反應，置換出EDTA，用標準Zn2+溶液滴定置換出的EDTA，由此計算出Al3+的含量。反應如下：

Al+Y（過量）=AlY+Y（剩余）

Y（剩余）+Zn→ZnY再用F_置換出ALY中的Y，以Zn2+標準溶液滴定Y

AlY+6F-→(ALF6)3-+Y

此時Zn2+量的濃度相當于Y的量的濃度，同時也相當于Al3+的量的濃度。

因此由消耗Zn2+標準溶液的體積，計算出Al3+的含量。

1.3.2 檢測方法

（1）用單標移液管移取成品樣10mL于250mL錐形瓶中，加入20～30mL水，加0.05mol∕LEDTA溶液10mL，二甲酚橙（2g∕L）指示劑2滴，用（1+1）氨水調至溶液恰成紫紅色，然后，滴加（1+1）HCl將溶液調成黃色，再過量2滴，溶液煮沸2min左右，取下，冷卻，加（200g∕L）六次甲基四胺溶液20mL，此時溶液應呈黃色，如不呈黃色，可用HCl調節(jié)。再補加（2g∕L）二甲酚橙2滴，用0.05mol∕L鋅標準溶液滴定至溶液由黃色剛變?yōu)樽霞t色（此時，不計滴定的體積，注意不要過量）。加入200g∕LKF溶液15mL，將溶液煮沸2min左右，取下冷卻，再補加2g∕L二甲酚橙指示劑2滴，此時溶液應呈黃色。再用0.05mol∕L鋅標液滴至溶液由黃色變?yōu)樽霞t色（30s內不褪色），即為終點，記錄消耗鋅標準溶液的體積VZn。

（2）計算方法：鋁含量（C）=0.05×VZn。

1.4 試劑

采用鋁陽極箔腐蝕工序過程中使用的酸性電解液（含強酸2.0～4.0mol∕L和鋁鹽0.2～0.5mol∕L）。

（1）0.5mol∕LNaoH標準溶液（標定）；

陶瓷藝術是通過造型和裝飾的形式特征表現(xiàn)的，也是利用材料和技術為基礎實現(xiàn)的。眾所周知，中國繪畫是獨領風騷的，所必需的工具是毛筆、墨、硯和顏料，線條和筆墨死基本構成要素，中國繪畫所表現(xiàn)的畫中意及韻味在陶瓷上都可以得到很好的表現(xiàn)，且中國繪畫對于陶瓷裝飾同樣有著深遠的影響，形成與眾不同的裝飾理念和表現(xiàn)方法。而陶瓷繪畫是指在只有兩度空間的平面瓷板上進行的純繪畫創(chuàng)作表現(xiàn)，是作為一幅畫而獨立存在的，不是器物上的裝飾紋樣，它和一般的中國畫本質是相同的，不用考慮對器物造型的適應，只是在瓷質的表面上去探尋符合工藝特點的處理手法。

（2）0.05mol∕LEDTA溶液：稱取18.6g乙二胺四乙酸二鈉，加熱溶于1000mL水中，冷卻稀釋至刻度，搖勻；

（3）2g∕L乙醇溶液酚酞；

（4）2g∕L水溶液甲基橙；

（5）2g∕L水溶液二甲酚橙；

（6）200g∕L六次甲基四胺溶液；

（7）HCl(1+1)溶液；

（8）0.05mol∕L鋅標準溶液:稱取3.2690g鋅粒（高純99.99%），溶于10mL水及25mL鹽酸（分析純），移入1000mL容量瓶中，稀釋至刻度搖勻；

（9）200g∕LKF溶液:稱取200g無水氟化鉀（pH≈7.00）（分析純），溶于水，稀釋至1000mL，搖勻;

（10）1+1氨水。

2 實驗數(shù)據及討論

2.1 氟化鉀用量的確定

表1 氟化鉀用量的確定

由表1可知，氟化鉀用量應為2.0mL以上，分析結果穩(wěn)定。氟化鉀用量過低，不能完全置換鋁離子，使分析結果偏低。

2.2 三種分析方法測定鋁含量的檢測結果

三種分析方法測定鋁含量的檢測結果對比見表2。

表2 三種分析方法測定鋁含量的檢測結果對比

（1）同一人員、同一實驗室進行以上三種分析方法的試驗，通過結果的比對，三種分析方法的檢測結果均滿意。

（2）采用NaOH滴定法分析鋁離子含量，分析速度快，但接近滴定終點時，由于生成大量氫氧化鋁沉淀，溶液渾濁，導致指示劑甲基橙顏色由橙色變黃色終點不易準確判斷，使誤差增大。

（3）KF掩蔽法分析鋁離子含量，分析速度快，用氟化鉀作掩蔽劑，滴定過程中不生成沉淀，指示劑顏色變化明顯，終點容易判斷，使誤差減小。

（4）EDTA測定鋁含量，準確度高，滴定終點容易判斷，但分析時間較長，不利于生產工藝的控制。

綜上所述，采用KF掩蔽法分析鋁離子含量，不但分析速度快，而且終點容易判斷，誤差小，操作簡便，故更適合于生產工藝控制的需求。

3 結論

（1）本方法測定原理所謂酸度差減法測定鋁，實際上是指待測試樣中包括鋁離子在內的總酸度，與經氟化鉀掩蔽鋁離子后，待測試樣的酸度差。采用氟化鉀作掩蔽劑，以NaOH為標準溶液滴定法，氟化鉀用量不可過低，否則不能完全掩蔽鋁離子，使分析結果偏低；

（2）氟化鉀作掩蔽劑NaOH標準溶液滴定法不生成沉淀，指示劑顏色變化明顯，滴定終點容易判斷。

（3）氟化鉀作掩蔽劑NaOH標準溶液滴定法易于操作，準確度高，檢測速度快，適用于生產需求。

通過大量分析實踐驗證，氟化鉀作掩蔽劑，NaOH標準溶液滴定檢測鋁離子含量，此法即操作簡易，準確度高，且分析速度快，可應用于本公司實際生產工藝中對鋁含量的控制要求。

[1]黃應鋼，何北海，等.鋁離子在線檢測原理及其儀器開發(fā).造紙技術和科學，2001，20（4）.

[2]鋁離子和鈉離子的定量測定化學方法.分析化學.

[3]段春迎，白志平，等.專利一種利用糖基萘酚的鋁離子檢測方法.

[4]酸堿滴定法，分析化學.

[5]EDTA法測定混合液中鐵、鋁含量.化工分析.

[6]蔡波.專利堿分離-EDTA絡合滴定法測定鋁量.

[7]鹽類的水解.化學教學研究.

收稿：2015-01-20

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.06.022