糊精增敏钼蓝光度法测定精制盐水中杂质SiO2含量

1 实验方法

1.1 方法原理

在pH值约1.3时[3],钼酸铵与硅酸反应,生成黄色可溶性硅钼杂多酸配合物,硅钼酸根具有很高的氧化活性,能将1-氨基-2-萘酚-4-磺酸等还原剂氧化,本身还原为钼蓝｡在一定范围内,溶液的蓝色深度与二氧化硅的浓度成正比,配合物的最大吸收波长为824.22nm,其吸收光谱见图1｡反应如下:

1.2 仪器与试剂

1.2.1 仪器

GBC916型紫外—可见分光光度计(澳大利亚GBC公司,波长扫描范围为190~1000nm);pHS-3B型精密酸度计(上海雷磁仪器厂);所用烧杯､移液管､容量瓶等均为聚乙烯制品(日本NIKCO-CO.TCD),由日本旭硝子株式会社提供｡

1.2.2 试剂

SiO₂标准溶液[国家标准物质中心HBW(E)080272100mg/mL(以SiO₂计)];50g/L钼酸铵溶液;混合还原剂:50g/L亚硫酸氢钠溶液,7g/L无水亚硫酸钠溶液,1.5g/L1-氨基-2-萘酚-4-磺酸溶液,按2∶1∶1混合而成;其它试剂:3g/L草酸钠-盐酸(GR,5+1)溶液,氯化钠(基准试剂);实验用水为石英亚沸二次水｡

2 结果讨论

2.1 标准曲线的绘制

用6个150mL聚乙烯烧杯,每个加入3.3g氯化钠,加30mL水溶液,分别加入质量浓度为100mg/L的二氧化硅标准溶液0､0.2､0.4､0.6､0.8､1.0mL,用pH值计指示溶液的pH值,在不断搅拌下滴加盐酸-草酸溶液,酸化至pH值为1.3(严格控制),加入2mL钼酸铵溶液,放置5min,加入5mL还原剂,再放置5min,然后将溶液移入100mL容量瓶,加水至刻度,摇匀｡放置10min后,以试剂为空白,用2cm比色皿,在分光光度计上测量其824.4nm处的吸光度｡根据SiO₂含量与吸光度的关系绘制标准曲线,见图2｡试验条件下,SiO₂含量在0.02~1.0mg/L范围内符合比尔定律,所得回归方程C=-0.034+1.94A(C:mg/L),相关系数r=0.9996｡

2.2 共存离子的影响

取0.40mg/LSiO₂标准溶液进行测定,考察了共存离子的影响情况,当测定相对误差小于10%时,二次精制盐水指标中,共存离子在其最高允许含量(mg/L)[ρ(Fe³⁺)=44,ρ(Ni²⁺)=22,ρ(Ca²⁺+Mg²⁺)=22,ρ(Sr⁺)=55,ρ(Ba²⁺)=110,ρ(Al³⁺)=550,ρ(SO^2-₄)=3300]时均不干扰测定｡加入草酸能破坏磷钼酸,在测定条件下,0.8mg/L磷酸盐不干扰测定｡

2.3 仪器测量参数

通过试验,确定测量仪器的最佳参数如下所示:

 测量方式    Abs

 扫描波长    930.0~700.0nm

 扫描速度    3000.0nm/min

2.4 样品测定

准确量取10.00mL盐水试样于150mL聚乙烯烧杯中,加入20mL水,以酸度计指示pH值,用H₂C₂O₂-HCl混酸溶液调节pH值到1.3,以后操作步骤同标准曲线的绘制,根据回归方程计算数值乘以10即为试样中SiO₂的含量;同时在此含量的样品中加入0.20mg/L的标准溶液,测得其平均回收率为99.93%,测定结果列于表1｡

2.5 结果讨论

(1)高浓度盐水使离子强度增加,测定的灵敏度增加｡

(2)加入显色剂10min后显色完全,显色溶液可继续保持稳定一周时间｡

(3)溶液酸度对吸光度影响很大,测定时严格控制溶液的pH值在1.2~1.3之间｡

(4)新配制的还原剂为浅黄色,应在冰箱中低温避光保存,一般可存放一个半月;有沉淀析出时,可经过滤后再用,颜色变深时不宜使用｡

(5)吐温､阿拉伯胶､糊精､聚乙烯醇等表面活性剂具有增敏作用｡加入等量不同种类的表面活性剂,其影响情况见表2和图3,其中糊精的增敏作用最大｡在测定条件下,加入0.5%的糊精4mL,其线性回归方程为C=-0.043+1.76A｡此体系用于含量小于1mg/LSiO₂的测定,结果的误差较小｡

 (6)由于样品为饱和盐水,NaCl含量约为33%,贮液槽内温度较高,盐水取出后,温度降低,将有固体盐析出,由于包夹SiO2会使测定结果偏低,因此应趁热取样测定｡此方法通过日本旭硝子公司有关技术部门的验证,得到认可｡从1998年11月中日合资河南神马集团氯碱化工责任有限公司“离子膜制烧碱项目”投产以来,一直用于精制盐水中SiO2的中控分析,结果令人满意｡

参考文献

[1]程殿彬,等.离子膜法制碱生产技术[M].北京:化学工业出版社,1998.

[2]中国标准出版社第二编辑室.化学工业标准汇编[M].北京:中国标准出版社,1997.

[3]国家环保局.水和废水监测分析[M].北京:中国环境科学出版社,1989.