鹽酸總酸度測定時鐵離子掩蔽劑的選擇

趙小龍，吉曉超，楊 燕

(新疆中泰新鑫化工科技股份有限公司，新疆 烏魯木齊 831500)

鹽酸在生產(chǎn)合成、精制、提純過程中，對管道、儲罐具有一定的腐蝕性，鹽酸濃度和其腐蝕速率成正比[1]，故在生產(chǎn)過程中鹽酸里會存在一定量的鐵。鹽酸中鐵的量過多會造成鹽酸發(fā)黃、濁度偏高。陳志斌等并對鹽酸色度產(chǎn)生關(guān)鍵性影響[2]。新疆中泰新鑫化工科技股份有限公司的鹽酸為二氯苯生產(chǎn)過程中氯化反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫氣體經(jīng)洗滌、降膜吸收、鹽酸精制后得到的副產(chǎn)物，在總酸度測定HG/T 3783時發(fā)現(xiàn)，部分發(fā)黃試樣滴定終點顏色不為藍(lán)色，滴定終點判斷不明顯，造成鹽酸主要指標(biāo)總酸度結(jié)果分析誤差較大，對鹽酸產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。

為確定鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對總酸度的影響關(guān)系和鹽酸總酸度測定時三乙醇胺、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉3種掩蔽劑是否適用，考慮到NH4SCN和NaF屬于危險化學(xué)品，筆者在文獻[3-5]的基礎(chǔ)上分別測定了不同濃度的鹽酸鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的總酸度，同時采用三乙醇胺、檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉掩蔽鐵離子分別進行了實驗，建立了鹽酸總酸度測定的新方法。

1 實 驗

1.1 試劑和材料

高純鐵絲，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.99%，天津市邁斯科化工有限公司；三乙醇胺、檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉、鹽酸(鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.000 05%)，分析純，天津大茂化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試劑溶液配制

鹽酸鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液(鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.015 0%，總酸度37.17%)。準(zhǔn)確稱取0.015 0 g高純鐵，加入100 g鹽酸中溶解，混勻。

三乙醇胺溶液。準(zhǔn)確量取50 mL三乙醇胺、100 mL水，混勻。

檸檬酸鈉溶液(10%)。準(zhǔn)確稱取10.00 g檸檬酸鈉溶于90 g水中，混勻。

酒石酸鉀鈉溶液(500 g/L)。稱取50.0 g酒石酸鉀鈉溶于100 mL水中，加熱煮沸以驅(qū)除氨，充分冷卻后稀釋至100 mL。

1.3 實驗方法

1)按GB 320方法測定鹽酸總酸度，確定鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對酸度測定終點顏色的影響。

2)測定5 mL三乙醇胺消耗鹽酸相當(dāng)于氫氧化鈉的量。

三乙醇胺消耗鹽酸相當(dāng)于氫氧化鈉的量=鹽酸消耗氫氧化鈉的量-加有5 mL三乙醇胺鹽酸溶液消耗氫氧化鈉的量

3)分別在鹽酸中加入5 mL三乙醇胺、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉作為掩蔽劑，測定總酸度觀察滴定終點顏色變化情況。

4)分別以溴甲酚綠、甲基紅為指示劑，三乙醇胺為掩蔽劑，測定總酸度觀察終點顏色變化。

5)以三乙醇胺掩蔽鐵離子，甲基紅為指示劑，對已知濃度的鹽酸鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液進行準(zhǔn)確度實驗。計算公式為：

式中：w為鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；V1為加入掩蔽劑測定總酸度時消耗氫氧化鈉標(biāo)液的體積，mL；V2為滴定三乙醇胺消耗鹽酸相當(dāng)氫氧化鈉的量，mL；c為氫氧化鈉標(biāo)液的濃度，mol/L；M為鹽酸的摩爾質(zhì)量，35.45 g/mol；m為鹽酸的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鹽酸總酸度滴定終點顏色的影響

向試劑鹽酸中加入定量的高純鐵絲，配制成不同濃度的鹽酸鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別以溴甲酚綠為指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液測定鹽酸總酸度，判斷滴定終點顏色情況。具體配制方法及滴定終點情況見表1。

由表1可知，當(dāng)鹽酸中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.015%及以上時，總酸度滴定終點為藍(lán)綠色，終點推遲，變色不靈敏，對鹽酸中總酸度測定產(chǎn)生干擾。

表1 鹽酸中鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液配制方法及總酸度滴定情況

2.2 三乙醇胺空白實驗及3種掩蔽劑對鐵離子的掩蔽效果

三乙醇胺和Fe3+反應(yīng)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，三乙醇胺本身呈堿性，在酸性條件下能更好地與金屬離子螯合，故使用三乙醇胺掩蔽鹽酸中鐵離子具有可行性，但在實驗分析中，應(yīng)做三乙醇胺試劑空白實驗(表2)或三乙醇胺對鹽酸濃度影響的實驗。3種掩蔽劑掩蔽Fe3+效果實驗見表3，其中鹽酸鐵標(biāo)液w(Fe)=0.015%,w(HCl)=37.17%。

由表2可知，5 mL三乙醇胺消耗鹽酸相當(dāng)氫氧化鈉的量為10.08 mL，實驗方差≤0.01，分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

表2 三乙醇胺消耗鹽酸相當(dāng)氫氧化鈉的量

由表3可知，采用三乙醇胺可有效掩蔽鐵離子，但滴定終點略有推遲，終點顏色變化不明顯，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液過量時，終點顏色才顯現(xiàn)為藍(lán)色；而酒石酸鉀鈉和檸檬酸鈉用于掩蔽鹽酸中鐵離子時，終點不為藍(lán)色，繼續(xù)滴加標(biāo)準(zhǔn)溶液至過量時，以酒石酸鉀鈉為掩蔽劑的試樣終點仍為藍(lán)綠色；檸檬酸鈉作為掩蔽劑的試樣終點顏色由灰綠色變?yōu)樗{(lán)綠色，最終反色變?yōu)榛揖G色，且產(chǎn)生Fe(OH)3膠狀物，故酒石酸鉀鈉和檸檬酸鈉不能對鹽酸中鐵離子有效掩蔽。

2.3 指示劑的選擇

由表3可知，按GB 320方法采用溴甲酚綠為指示劑，加入三乙醇胺掩蔽鐵離子測定總酸度時，雖可判斷出滴定終點，但終點略有推遲，顏色變化不靈敏，故需選擇合適的指示劑使滴定終點顏色變化更加敏銳。

表3 不同掩蔽劑掩蔽鐵離子效果實驗

參考文獻[3]并結(jié)合實驗室條件，采用甲基橙作為指示劑進行實驗，結(jié)果見表4。

由表4可看出，選用甲基橙作為指示劑，滴定終點無推遲、顏色變化敏銳，總酸度分析結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

表4 甲基橙指示劑實驗結(jié)果

2.4 精密度與準(zhǔn)確度

以鹽酸鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液模擬試樣，以三乙醇胺掩蔽鐵，甲基橙為指示劑，分別按照標(biāo)準(zhǔn)方法和實驗方法進行總酸度測定，每組平行測定7次，結(jié)果見表5。結(jié)果表明實驗方法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.08%，相對誤差小于2.0%。

表5 實驗方法與標(biāo)準(zhǔn)方法測定總酸度結(jié)果

3 結(jié) 論

在鹽酸中總酸度測定時，采用三乙醇胺溶液掩蔽鐵離子，以甲基橙作指示劑，計入三乙醇胺消耗鹽酸相當(dāng)氫氧化鈉的量，可有效解決鐵離子對總酸度滴定反應(yīng)的干擾。滴定終點顏色變化敏銳，可有效減小滴定體積誤差、提高總酸度測定準(zhǔn)確度，滿足實驗室分析要求。