邱化敏,付 帥,王家發(fā),周 蕓,黃長榮,李 晶
(1.萬華化學(xué)集團股份有限公司 中央研究院 分析測試中心,山東 煙臺 264006;2.萬華化學(xué)集團股份有限公司 PC事業(yè)部-綜管HSE部,山東 煙臺 264006)
水玻璃俗稱泡花堿,是一種水溶性硅酸鹽,其水溶液俗稱水玻璃[1]。其化學(xué)通式為R2O·nSiO2,式中R2O為堿金屬氧化物,n為二氧化硅與堿金屬氧化物物質(zhì)的量的比值[2],成為水玻璃的模數(shù)。水玻璃模數(shù)一般在1.5~3.5之間[3],模數(shù)越大,黏度越大,粘結(jié)力就越大,易于分解和硬化,對施工質(zhì)量有一定的影響,所以,模數(shù)是水玻璃的一個重要參數(shù),建立一種快速精準的測定水玻璃的模數(shù)的方法,對產(chǎn)品的生產(chǎn)有重要影響[4]。
本文研究了一種新型電位滴定法同時測定水玻璃中氧化鈉,二氧化硅以及模數(shù)。該方法簡單、快速,可以應(yīng)用在產(chǎn)品中控分析中,儀器簡單,操作方便,數(shù)據(jù)準確,在生產(chǎn)中具有很好的實用性。儀器設(shè)定終點自動采集數(shù)據(jù),節(jié)省了大量人力物力。
0.5 mol/L 鹽酸標(biāo)準溶液 (HG/T 3696.1 無機化工產(chǎn)品分析用標(biāo)準滴定溶液的制備);
1.0 mol/L 氫氧化鈉標(biāo)準溶液(HG/T 3696.1 無機化工產(chǎn)品分析用標(biāo)準滴定溶液的制備);
純水(GB/T 6682-1992 分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法);
氟化鈉,麥克林公司;
pH電極校正液(pH值=4.0,pH值=7.0),瑞士萬通公司。
萬通905自動電位滴定儀;萬通水相玻璃復(fù)合電極;梅特勒電子天平(精確至0.1 mg)。
1.3.1 電極校正
樣品開始測定之前,需用已知pH值的標(biāo)準溶液校正水相玻璃復(fù)合電極,校正斜率達到99.5%~100.5%合格,可以使用。
1.3.2 氧化鈉的測定
①稱取1 g左右樣品(精確至0.1 mg)于燒杯中,加入100 mL純水磁力攪拌溶解。
②樣品溶解后,用0.5 mol/L鹽酸標(biāo)準溶液滴定pH值=4.4,記錄停止體積V1。
③保留此次滴定體系A(chǔ)。
④計算方法
X:氧化鈉百分含量,以%計;
V1:滴定停止時消耗滴定劑的體積,mL;
cHCl:滴定劑的實際濃度,mol/L;
m :樣品的質(zhì)量,g;
3.1計算系數(shù)。
⑤取平行測定結(jié)果的算數(shù)平均值為測定結(jié)果,兩次平行結(jié)果的絕對差值不大于0.1%[3]。
1.3.3 二氧化硅的測定
①在方法1.3.2中,在體系A(chǔ)中,加入3 g氟化鈉,攪拌10 min溶解。
②儀器設(shè)定,定體積加入0.5 mol/L鹽酸標(biāo)準溶液50 mL,用1.0 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準溶液滴定至pH值=6.2停止,記錄停止體積V2。
③空白實驗:100 mL純水中加入3 g氟化鈉,攪拌溶解后,加入50 mL鹽酸標(biāo)準溶液,用氫氧化鈉標(biāo)準溶液滴定至pH值=6.2停止,記錄停止體積V0。
④計算方法
X:二氧化硅百分含量,以%計;
V2:滴定樣品停止時消耗滴定劑的體積,mL;
V0:滴定空白停止時消耗滴定劑的體積,mL;
cNaOH:滴定劑的實際濃度,mol/L;
m:樣品的質(zhì)量,g。
⑤取平行測定結(jié)果的算數(shù)平均值為測定結(jié)果,兩次平行結(jié)果的絕對差值不大于0.2%[3]。
1.3.4 模數(shù)的計算
X:模數(shù);
W1:二氧化硅的質(zhì)量分數(shù);
W2:氧化鈉的質(zhì)量分數(shù);
1.032:氧化鈉相對分子質(zhì)量與二氧化硅相對分子質(zhì)量的比值。
根據(jù)無機化學(xué)反應(yīng)原理,水玻璃中的硅酸鈉水解后生成硅酸和氫氧化鈉,由于硅酸為弱酸,所以水玻璃溶液顯堿性[5]。氧化鈉的測定可能應(yīng)用了以下反應(yīng):
Na2SiO3+2H2O→H2SiO3+2NaOH
HCl+NaOH→NaCl+H2O
當(dāng)?shù)味ㄖ两K點后,再加入過量的氟化鈉,使溶液中的硅酸與氟化鈉生成氟硅酸鈉沉淀(Na2SiF6),并產(chǎn)生相應(yīng)的OH-,用鹽酸滴定生成的OH-。
H2SiO3+6NaF+H2O→Na2SiF6↓+4NaOH
HCl+NaOH→NaCl+H2O
圖1、2為滴定曲線,曲線平滑,終點判斷明顯,與指示劑變色相比,具有較高的靈敏度。
圖1 氧化鈉滴定曲線
圖2 二氧化硅滴定曲線
根據(jù)萬通905自動電位滴定儀,該儀器的滴定方式有電勢滴定,pH滴定等,滴定結(jié)束方式有等當(dāng)點設(shè)定結(jié)束,pH定點結(jié)束等。
根據(jù)實驗原理,選擇pH滴定并設(shè)定pH定點結(jié)束滴定過程。儀器自動采集停止體積,帶入計算公式進行計算。實驗操作簡單,全程儀器控制,節(jié)省了人力。
表1 樣品分析結(jié)果
由表1可以看出,該方法測試水玻璃的氧化鈉,二氧化硅以及模數(shù)具有較高的準確度,可以用于生產(chǎn)的中控分析。
利用本文的方法測定水玻璃的氧化鈉,二氧化硅以及模數(shù),具有較高的準確度,而且操作簡單,快速,有很好的前景。電位滴定能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)手動滴定的方式進入生產(chǎn)分析,對產(chǎn)品的中控具有很好的指導(dǎo)意義。