分光光度法測(cè)定碳酸鈉中硫酸鹽的含量

孫立霞，趙 曄，張寶娟，張麗娜，林 颯，石 偉

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

硫酸鹽是工業(yè)碳酸鈉控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于硫酸鹽的測(cè)定我廠(chǎng)采用GB/T210.2-2004工業(yè)碳酸鈉試驗(yàn)方法中推薦的重量法或比濁法。硫酸鋇重量法是仲裁法，操作程序復(fù)雜，完成一個(gè)樣品的分析至少需要15 h；硫酸鋇比濁法由于人眼辨識(shí)度的差異，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度不高，且每次測(cè)定都需配置一系列硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，劇毒氯化鋇用量較大，從環(huán)保方面考慮更有必要進(jìn)行改進(jìn)。本文采用分光光度法測(cè)定碳酸鈉中的硫酸鹽含量，準(zhǔn)確度高，操作手續(xù)簡(jiǎn)便快捷，分析時(shí)間可縮短至20 min，劇毒氯化鋇用量可減少60%。

1 分光光度法測(cè)定碳酸鈉中硫酸鹽

1.1 試驗(yàn)原理

在酸性介質(zhì)中，硫酸根離子與鋇離子生成硫酸鋇沉淀，當(dāng)硫酸根離子含量較低時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)硫酸鋇成懸浮體，根據(jù)硫酸鋇產(chǎn)生的濁度進(jìn)行測(cè)定。

1.2 儀器和試劑

儀器:VIS-722ON分光光度計(jì)、PL202-1天平、100 mL容量瓶、20 mL量筒、10 mL量筒、10 mL移液管、10 mL吸量管等。

試劑:鹽酸溶液(1+1),氯化鋇(250 g/L)，甘油-乙醇混合溶液(1+2)，硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1 mg/mL)，酚酞指示液(10 g/L)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)的繪制

移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、8.00 mL、10.00 mL硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別置于100 mL容量瓶中，加入1滴鹽酸溶液使溶液pH值調(diào)至3左右，10 mL甘油-乙醇混合溶液和10 mL氯化鋇溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，室溫靜置10 min。在420 nm波長(zhǎng)下。用5 cm比色皿，以空白溶液調(diào)零，測(cè)量其吸光度。以硫酸根離子的百分含量為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線(xiàn)。

1.4 試驗(yàn)步驟

稱(chēng)取(1.00±0.01)g純堿試樣置于250 mL的燒杯中，加20 mL水和1滴酚酞指示液，滴加鹽酸溶液至酚酞變色并過(guò)量2 mL，煮沸2 min，冷卻，移入100 mL容量瓶中。以下操作按照1.3節(jié)所述，從“10 mL甘油-乙醇混……”開(kāi)始，到“測(cè)定其吸光度”為止。從VIS-722ON分光光度計(jì)上直接讀取硫酸根的百分含量。

1.5 結(jié)果處理

取平行測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果，平行測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不大于0.006%。

1.6 注意事項(xiàng)

1)在測(cè)定硫酸鹽含量時(shí)，吸光度一般應(yīng)在0.2～0.8之間，可適當(dāng)調(diào)節(jié)溶液濃度或改變比色皿厚度，使溶液的吸光度值在此范圍內(nèi)。

2)制備樣品時(shí)，必須保證碳酸鈉完全溶解后再調(diào)節(jié)pH值在3左右。

3)加入氯化鋇時(shí)應(yīng)緩慢逐滴加入，并不斷搖動(dòng)，確保分散體系均勻。

4)溶液搖勻后靜置時(shí)間10 min為宜。

2 與硫酸鋇重量法比對(duì)

2.1 與硫酸鋇重量法分析時(shí)間比對(duì)

硫酸鋇重量分析法的測(cè)定手續(xù)如下：稱(chēng)取約20 g試樣，精確至0.01 g，置于燒杯中，加50 mL水，攪拌，滴加70 mL鹽酸溶液中和試料并使之酸化，用中速定量濾紙過(guò)濾并洗滌。濾液收集于燒杯中，控制試驗(yàn)溶液體積約250 mL。滴加3滴甲基橙指示液，用氨水中和后再加6 mL鹽酸溶液酸化，煮沸，在不斷攪拌下滴加25 mL氯化鋇溶液(約90 s加完)，在不斷攪拌下繼續(xù)煮沸2 min。在沸水浴上放置2h，停止加熱，靜置4 h，用慢速定量濾紙過(guò)濾，用熱水洗滌沉淀直到取10 mL濾液與1 mL硝酸銀溶液混和，5 min后仍保持透明為止。

將濾紙連同沉淀移入預(yù)先在(800±25)℃下恒重的瓷坩堝中，灰化后移入高溫爐內(nèi)，于(800±25)℃下灼燒至恒重。

以上方法要求稱(chēng)取試樣并溶解后用中速濾紙過(guò)濾洗滌，收集濾液處理后煮沸，加入氯化鋇后再煮沸2 min，置于沸水浴放置2 h，再靜置4 h后用慢速定量濾紙過(guò)濾，移入已經(jīng)恒重的坩堝中灰化至少2 h，再置于高溫爐灼燒至少4 h至恒重，等待冷卻后稱(chēng)量計(jì)算。完成這樣一次測(cè)定需要至少15 h，復(fù)雜而冗長(zhǎng)，而分光光度法只需20 min就能直接讀取結(jié)果，大大縮短了分析時(shí)間。

2.2 測(cè)定結(jié)果比對(duì)

硫酸鋇重量法是GB/T210.2-2004中規(guī)定的仲裁方法，具有權(quán)威性。本文采用的分光光度法測(cè)定結(jié)果與之比較如下。

表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明分光光度法測(cè)定碳酸鈉中硫酸鹽(以硫酸根計(jì))含量與硫酸鋇重量法的絕對(duì)差值符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)許可范圍。

表1 分光光度法與硫酸鋇重量法測(cè)定結(jié)果比較

3 與比濁法氯化鋇用量比對(duì)

分光光度法氯化鋇不同用量對(duì)應(yīng)檢測(cè)結(jié)果試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。

表2 分光光度法氯化鋇不同用量對(duì)應(yīng)檢測(cè)結(jié)果

由表2可知，氯化鋇用量大于或等于10 mL時(shí)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，考慮氯化鋇劇毒的特性，因此選取最少用量10 mL為宜，一次試驗(yàn)(平行樣品和空白)共需用30 mL。

比濁法是GB/T210.2-2004中規(guī)定的硫酸鹽檢驗(yàn)方法，稱(chēng)取(1.00±0.01)g試樣，置于250 mL燒杯中，加20 mL水和1滴酚酞指示液，滴加鹽酸溶液至酚酞變色并過(guò)量2 mL，煮沸2 min，冷卻(必要時(shí)過(guò)濾)，移入50 mL比色管中。同時(shí)根據(jù)試料中的硫酸鹽含量，分別取3～4份硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別置于50 mL比色管中，每份間隔相差0.5 mL(根據(jù)試料中硫酸鹽含量，可適當(dāng)縮小或擴(kuò)大間隔)。分別加人 20 mL水、2 mL鹽酸溶液。在試料管及標(biāo)準(zhǔn)管中同時(shí)加人10 mL氯化鋇溶液，加水至刻度，搖勻。置于40～50 ℃水浴中20 min后比較標(biāo)準(zhǔn)管和試料管的濁度。取與試料管濁度相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)管中的硫酸鹽的量進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)試料管濁度介于二支標(biāo)準(zhǔn)管濁度之間時(shí)，按兩標(biāo)準(zhǔn)管中硫酸鹽量的平均值進(jìn)行計(jì)算。

方法中要求每次測(cè)定的同時(shí)都要根據(jù)試料中的硫酸鹽含量，取3～4份硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液制成比色排，而每一份硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液中都要求同時(shí)加入10 mL氯化鋇溶液，一次試驗(yàn)(平行樣品和比色排)共需用60 mL。

由此可以看出，分光光度法較比濁法每次檢驗(yàn)便可減少氯化鋇(劇毒)用量60%左右。

4 試用分光光度法測(cè)定氯化鈣中硫酸鹽

本文采用的方法應(yīng)用到測(cè)定工業(yè)氯化鈣中硫酸鹽含量，與GB/T26520-2011中規(guī)定的方法比對(duì)數(shù)據(jù)表3。

表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明，此方法同樣適用于工業(yè)氯化鈣中硫酸鹽的測(cè)定。

表3 工業(yè)氯化鈣中硫酸鹽含量測(cè)定比較

5 結(jié) 論

通過(guò)分光光度法與重量法、比濁法測(cè)定碳酸鈉中硫酸鹽含量的比對(duì)，說(shuō)明分光光度法測(cè)得的結(jié)果與國(guó)標(biāo)仲裁法吻合，且操作手續(xù)更簡(jiǎn)便快捷、環(huán)保。采用分光光度法測(cè)定碳酸鈉中硫酸鹽的含量更適合日常檢驗(yàn)，切實(shí)可行。