測定氯化鉀鍍鋅溶液中硼酸的新方法

陳建銳，郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

【分析測試】

測定氯化鉀鍍鋅溶液中硼酸的新方法

陳建銳*，郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

制定了測定氯化鉀鍍鋅溶液中硼酸的新方法。用草酸鉀掩蔽鋅離子及鐵雜質(zhì)，用氟化鈉掩蔽鋁雜質(zhì)，用D-甘露醇與硼酸反應(yīng)生成酸性較強(qiáng)的配合酸，以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定配合酸。本法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.25%，回收率為99.33% ~ 100.00%，精密度和回收率都較高，解決了鋁雜質(zhì)對測定硼酸的干擾問題。

氯化鉀鍍鋅溶液；硼酸；滴定分析；鋁離子；掩蔽劑

First-author’s address:Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd., Guangzhou 510460, China

電鍍?nèi)芤褐信鹚岬姆治龇椒ū容^復(fù)雜，業(yè)內(nèi)對此進(jìn)行過大量的研究[1]，常用電鍍工具書中給出了3種氯化鉀鍍鋅溶液中硼酸的測定方法[2-3]。方法一：用檸檬酸鈉掩蔽鋅離子，加丙三醇使硼酸轉(zhuǎn)化成較強(qiáng)的配合酸，以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉滴定配合酸。方法二：用 EDTA-2Na掩蔽鋅離子，在測定硼酸前先用氫氧化鈉滴定EDTA-2Na，以酚酞指示劑轉(zhuǎn)變?yōu)榉奂t色為終點(diǎn)，然后加丙三醇與硼酸反應(yīng)，再用氫氧化鈉滴定。方法三：用EDTA-2Na作掩蔽劑，在測定硼酸前用氫氧化鈉滴定至試液中甲基紅指示劑變?yōu)辄S色，再向試液中加丙三醇，以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉滴定。實(shí)驗(yàn)研究[4]表明，方法一的測定結(jié)果偏高57.3%，其原因是在檸檬酸鈉與鋅離子的配合反應(yīng)中，其分子中的羥基能釋放出氫離子，干擾硼酸的測定；方法二的測定結(jié)果偏低9.6%，是因?yàn)樵谟脷溲趸c滴定EDTA-2Na時(shí)，一部分硼酸已被氫氧化鈉滴定；方法三的測定結(jié)果偏高28.1%，是由于甲基紅指示劑變色后，EDTA-2Na分子中仍含有能釋放出氫離子的基團(tuán)，在滴定過程中與氫氧化鈉發(fā)生了中和反應(yīng)。測定氯化鉀鍍鋅溶液中的硼酸，選擇檸檬酸鈉和EDTA-2Na掩蔽鋅離子，并不能得到令人滿意的結(jié)果。

選擇草酸鉀或亞鐵氰化鉀作掩蔽劑，能夠有效掩蔽氯化鉀鍍鋅溶液中的鋅離子，加甘露醇使硼酸轉(zhuǎn)化成配合酸，硼酸的測定結(jié)果比較準(zhǔn)確[5-7]，目前電鍍廠正在使用這種方法監(jiān)控鍍液。

氯化鉀鍍鋅工藝主要用于電鍍鋼鐵件與鋅鋁合金壓鑄件，鍍件掉落到鍍槽中被腐蝕會(huì)使鍍液中產(chǎn)生鐵雜質(zhì)和鋁雜質(zhì)，鋁雜質(zhì)在鍍液中會(huì)有一定量的積累，對測定硼酸的影響比較明顯。草酸鉀和亞鐵氰化鉀能夠掩蔽鐵雜質(zhì)，但不能掩蔽鋁雜質(zhì)[8]。因此，對鋁雜質(zhì)的掩蔽方法還需要進(jìn)行新的研究。

1 分析方法

1. 1 原理

用氟化鈉掩蔽氯化鉀鍍鋅溶液中的鋁雜質(zhì)，用草酸鉀掩蔽鋅離子及鐵雜質(zhì)，加甘露醇使硼酸轉(zhuǎn)化成酸性較強(qiáng)的配合酸，以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定配合酸。

1. 2 試劑

酚酞指示劑：1 g酚酞溶于80 mL乙醇中，溶解后以水稀釋至100 mL。

甘露醇：固體。

氟化鈉：固體。

草酸鉀溶液：10%的草酸鉀水溶液。

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：0.1 mol/L NaOH水溶液。

1. 3 測定步驟

吸取氯化鉀鍍鋅溶液2 mL于300 mL錐形瓶中，加水80 mL和甘露醇2 g，搖勻，使硼酸與甘露醇充分反應(yīng)，加氟化鈉0.5 g和草酸鉀溶液10 mL，搖勻后加酚酞指示劑數(shù)滴，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至試液變?yōu)榧t色并保持30 s不褪色為滴定終點(diǎn)。

1. 4 硼酸濃度計(jì)算

ρ(H3BO3)為硼酸的質(zhì)量濃度(g/L)，61.83為硼酸的摩爾質(zhì)量(g/mol)，c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度(mol/L)，V表示滴定時(shí)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積(mL)，V0表示吸取被測試樣量(本法為2 mL)。

2 結(jié)果與討論

2. 1 鋁雜質(zhì)的影響與掩蔽

用分析純試劑配制1 g/L的硫酸鋁溶液，分別吸取該試液2 mL于4只300 mL錐形瓶中，各加水80 mL。在第一只錐形瓶中加酚酞指示劑4滴，用0.116 9 mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗0.38 mL，可見硫酸鋁轉(zhuǎn)化成了鋁酸鈉，若按硼酸計(jì)算將得到ρ(H3BO3)= 1.37 g/L。在第二只錐形瓶中加10%的草酸鉀溶液10 mL(按氯化鉀鍍鋅液中氯化鋅質(zhì)量濃度60 g/L計(jì)算，根據(jù)反應(yīng)式ZnCl2+ 2K2C2O2= K2[Zn(C2O2)2] + 2KCl，草酸鉀的加入量是該反應(yīng)式所需量的3倍[9])，用相同的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗0.26 mL，說明草酸鉀不能有效掩蔽鋁離子。向第三只錐形瓶中加10%的亞鐵氰化鉀溶液10 mL(同樣設(shè)試液中氯化鋅為60 g/L，亞鐵氰化鉀的加入量比反應(yīng)式計(jì)算量高出5倍以上)，滴定中消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液0.38 mL，表明亞鐵氰化鉀完全不能掩蔽鋁離子。向第四只錐形瓶中加氟化鈉0.5 g，滴加1滴氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液后試液轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，可見氟化鈉能夠完全掩蔽鋁雜質(zhì)。

2. 2 精密度和回收率

用分析純試劑配制氯化鉀鍍鋅液，其中硼酸30.00 g/L，氯化鋅60 g/L，氯化鉀220 g/L，硫酸亞鐵1 g/L，硫酸鋁1 g/L，主光亮劑1 mL/L，輔助光亮劑30 mL/L。按本法平行測定6次，所得硼酸的質(zhì)量濃度為29.89、29.80、29.83、30.00、29.89和29.96 g/L，平均值為29.90 g/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.25%，回收率為99.33% ~ 100.00%。

3 結(jié)論

用氟化鈉掩蔽氯化鉀鍍鋅溶液中的鋁，用草酸鉀掩蔽鋅和鐵，能夠有效消除這些金屬離子對測定硼酸的干擾。本法測定結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度都較高，滿足監(jiān)控鍍液中硼酸含量的要求。

[1] 李超群, 田忠平, 曹健, 等. 電沉積溶液中硼酸分析方法綜述和研究進(jìn)展[J]. 電鍍與精飾, 2016, 38 (3): 21-26.

[2] 武漢材料保護(hù)研究所. 常用電鍍?nèi)芤旱姆治鯷M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1974: 60-62.

[3] 徐紅娣, 鄒群. 電鍍?nèi)芤悍治黾夹g(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003: 64-65.

[4] 郭崇武. 分析酸性鍍鋅溶液中硼酸含量掩蔽劑的選擇[J]. 涂裝與電鍍, 2010, (4): 34-35, 28.

[5] 孟凡濟(jì). 酸性鍍鋅溶液中硼酸分析方法的改進(jìn)[J]. 電鍍與精飾, 2005, 27 (4): 41.

[6] 郭崇武, 易勝飛. 酸性鍍鋅溶液中硼酸的分析方法[J]. 電鍍與精飾, 2008, 30 (7): 42-43.

[7] 彭旭, 孫玉鳳, 孟祥鶴, 等. 酸性氯化物鍍鋅液主要成分的快速便捷分析法[J]. 電鍍與精飾, 2016, 38 (4): 22-25.

[8] 黎小陽, 郭崇武. 鍍鎳溶液中硼酸的分析方法[J]. 電鍍與精飾, 2016, 38 (4): 44-46.

[9] 張?jiān)收\, 胡如南, 向榮. 電鍍手冊(上冊)[M]. 2版. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1997: 1221.

[ 編輯：溫靖邦 ]

Novel method for determination of boric acid in potassium chloride zinc electroplating bath

CHEN Jian-rui*,

GUO Chong-wu

A novel method of determining boric acid in potassium chloride zinc plating bath was established. Zinc ions and iron impurities are masked by potassium oxalate, and aluminum impurities are masked by NaF. Boric acid reacts with D-mannitol to produce a complex acid whose acidity is stronger than boric acid, and then the complex acid is titrated by standard NaOH solution with phenolphthalein as indicator. The method has high precision (relative standard deviation 0.25%) and high recovery (99.33%-100.00%), and eliminates the interference of aluminum impurities on the determination of boric acid.

potassium chloride zinc electroplating bath; boric acid; titration; aluminum ion; masking agent

TQ153.15; O655.25

A

1004 – 227X (2016) 19 – 1029 – 02

2016–09–09

2016–09–27

陳建銳（1984–），廣東澄海人，學(xué)士，工程師，從事產(chǎn)品質(zhì)量控制工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) Jerry.chen@ultra-union.com。