堿溶樣品-計算法測助濾劑中鋅鋁含量★

段英慧，薛曉虎，王克智

（山西省化工研究所（有限公司），山西 太原 030006）

助濾劑在洗煤廢水中起電中和作用，易于沉降，使得污泥體積小，可增強處理效率[1-2]，其主要成分是鋁鹽；在助濾劑中加入一定比例的鋅鹽，可起到增稠的作用，同時還可沉淀洗煤廢水中的硫化物。目前測鋅鋁含量的方法有電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[3-4]、原子吸收分光光度法[5-6]、比色法[7]、極譜法[8]、EDTA絡(luò)合滴定法[9-11]。與EDTA 絡(luò)合滴定法相比，儀器分析方法雖測試速度快，但當(dāng)鋅鋁含量較大時準(zhǔn)確度不高，且測試成本高，對分析員要求高，不利于在工廠車間等進行質(zhì)量控制。

本文采用強堿溶解[12]樣品，方法原理為：利用鋅鋁為兩性金屬的性質(zhì)，用強堿溶液溶解鋅鋁，干擾離子形成沉淀被過濾分離，加入過量的乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）絡(luò)合鋅鋁離子，用氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定剩余的EDTA，同時做空白記錄消耗氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積；再用氟化鉀溶液解析出鋁離子，用氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液再次滴定解析出的EDTA，即可測得鋁含量。已知與鋁絡(luò)合的EDTA 的量，與鋅鋁絡(luò)合的EDTA 的總量，二者通過計算便可測得鋅含量。

與加入掩蔽劑后用EDTA 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定鋅含量[13]相比，本方法只需計算即可求得鋅含量，可省去繁瑣的操作步驟。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電子天平，XSR204/AC，梅特勒-托利。

氫氧化鈉、乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）、無水乙酸鈉、氟化鉀，分析純；冰乙酸，99.5%，分析純；工作基準(zhǔn)氧化鋅；高純鋁，純度大于99.99%；鹽酸，36.0%～38.0%，分析純；鹽酸溶液，1+1；氫氧化鈉溶液，100g/L；乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）溶液，濃度約0.05 mol/L；百里香酚藍(lán)指示劑，1g/L 乙醇溶液；二甲酚橙指示劑：5 g/L；助濾劑：編號1，2，3，山西焦煤汾西礦業(yè)集團洗煤廠；實驗用水：去離子水。

乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH=5.5）：稱取164 g 無水乙酸鈉用水溶解，加入19 mL 冰乙酸，用水稀釋定容至1 L，搖勻；

氧化鋅（ZnO）標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：c（ZnO）=0.05 mol/L，稱取于800 ℃的馬弗爐中灼燒至恒重的工作基準(zhǔn)試劑氧化鋅4.07 g，用少量水濕潤，加18mL 鹽酸溶液溶解，用水定容至1 000 mL 容量瓶中，稀釋至刻度；

氟化鉀溶液：500 g/L，稱取500 g 氟化鉀，用200 mL水溶解后，稀釋至1 L，濾去不溶物貯存于塑料瓶中。

1.2 實驗方法

1.2.1 試樣與鋅鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備

鋅鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備：準(zhǔn)確稱取工作基準(zhǔn)試劑氧化鋅0.1 g（精確至0.000 01 g)，加入20 mL 水和約1 g氫氧化鈉，微熱使其溶解透明；稱取0.2 g 高純鋁（精確至0.000 01 g），加20 mL 水和約1.5 g 氫氧化鈉，微熱使其溶解透明；將鋅鋁合并轉(zhuǎn)移至250 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度。

堿溶試樣溶液的制備：稱取約2.5 g 助濾劑，用少量水微熱至溶解，加入氫氧化鈉溶液（100 g/L）產(chǎn)生沉淀，至沉淀再次溶解后再過量1 mL，用水定容至250 mL（VA）容量瓶中。

水溶試樣溶液的制備：稱取約2.5 g 助濾劑，加少量水微熱至溶解，用水定容至250 mL（VA）容量瓶中。

鋅鋁含量的測定：

用中速濾紙干過濾試樣溶液，并棄去初濾液約20 mL，準(zhǔn)確吸取10 mL（V）濾液于250 mL 三角瓶中，加入EDTA（約0.05 mol/L）20 ml，滴加3 滴百里香酚藍(lán)指示劑，用硝酸溶液中和至藍(lán)色洽變?yōu)辄S色（水溶試樣用氨水溶液中和至紅色至黃色），煮沸2 min，加10 mL 乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，加2 滴二甲酚橙指示劑，加20 mL 水，用氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至微紅色，讀取滴定體積V1。同時做空白實驗，記錄氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液體積V0。

加入氟化鉀溶液10 mL，加熱煮沸1 min，此時溶液呈紅色，滴加硝酸溶液調(diào)至溶液呈黃色，再用氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液繼續(xù)滴定至微紅色，記錄第二次滴定消耗的氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V2。

鋅鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品用同法測試。

1.2.2 鋅鋁含量的計算

鋁含量以氧化鋁（Al2O3）質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω1計，數(shù)值以%表示，按式（1）計算：

式中：V1為第一次滴定至終點時消耗氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；V2為第二次滴定至終點時消耗氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；c 為氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度的準(zhǔn)確數(shù)值，mol/L；M 為氧化鋁的摩爾質(zhì)量數(shù)值，g/mol（M=101.96）；m 為試樣的質(zhì)量，g；V 為移取試樣的體積，mL（V=10）；VA為試樣的總體積，mL（VA=250）。

鋅含量以氧化鋅（ZnO）質(zhì)量分?jǐn)?shù)w2計，數(shù)值以%表示，按式（2）計算：

式中：V0為空白實驗消耗氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；V2為第二次滴定至終點時消耗氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；c 為氧化鋅標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度的準(zhǔn)確數(shù)值，mol/L；M 為氧化鋅的摩爾質(zhì)量數(shù)值，g/mol（M=81.38）；m 為試樣的質(zhì)量，g；V 為移取試樣的體積，mL（V=10）；VA為試樣的總體積，mL（VA=250）。

2 結(jié)果與討論

2.1 堿溶法及計算法測鋅鋁含量結(jié)果的準(zhǔn)確性

為驗證該方法的準(zhǔn)確性，制備3 份已知濃度的鋅鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品，用該法測定其鋅鋁含量。

由表1 可知，氧化鋅含量的相對誤差在-0.18%～0.56%，氧化鋅含量的相對誤差在-0.33%～0.34%。該方法對鋅鋁含量的測量誤差小，方法可行。

表1 鋅鋁標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定結(jié)果

2.2 水溶與堿溶結(jié)果對比

常規(guī)方法中樣品使用水溶解樣品，由于助濾劑中含有少量的鈣、鎂、鐵等微量金屬離子，這些離子會干擾鋅鋁離子的測定，利用鋅鋁的兩性性質(zhì)，用強堿氫氧化鈉不僅可以溶解樣品中的鋅鋁離子，還可以將干擾離子形成氫氧化物沉淀，使待測離子鋅鋁與干擾離子分離，以提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

從表2 中可以看出，堿溶法測得的氧化鋅含量略小于水溶法，因為堿溶樣品排除了干擾離子的影響；而氧化鋁的含量基本一致，這是因為在測定鋁含量時，加入氟化鉀解析出與鋁絡(luò)合的EDTA，鋁含量的測定不受干擾離子的影響。

表2 水溶與堿溶樣品鋅鋁含量的測定結(jié)果

2.3 初濾液棄去體積對測定結(jié)果的影響

制備1 份堿溶助濾劑，干過濾時，分別棄去初濾液0、5、10、15、20、25 mL，其余條件不變，測定結(jié)果見表3。

表3 初濾液棄去體積對測定結(jié)果的影響

由表3 可以看出，隨著初濾液棄去體積的增大，鋁含量略微增大，這是由于濾紙對鋁離子有一定的吸附作用，不棄去初濾液會使測定結(jié)果偏?。欢\離子含量則隨著初濾液棄去體積的增大而減小，這是因為少量干擾離子的沉淀會經(jīng)過濾紙孔隙，經(jīng)過一段過濾后，濾紙孔被沉淀覆蓋，可有效過濾沉淀。本文初濾液棄去體積為20 mL。

2.4 方法精密度

選取3 個批次的助濾劑，分別測試6 次，所得數(shù)據(jù)匯總見第95 頁表4。

由表4 可知，對3 批助濾劑分別重復(fù)測定6 次，氧化鋅含量的RSD 在0.95%～1.37%之間，絕對差值均小于0.10%；氧化鋁含量RSD 在0.21%～0.33%之間，絕對差值均小于0.15%。

表4 方法的精密度

3 結(jié)語

采用強堿溶解樣品及計算法測得助濾劑中鋅鋁含量，方法較傳統(tǒng)水溶樣品法及加入掩蔽劑法測鋅更為準(zhǔn)確，操作更為精簡，適用與工廠車間的日程檢測，成本低，測試速度快。