段春霞,尚蘭天,趙曉敏
(中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司,內(nèi)蒙古 阿拉善 750336)
氯酸鈉是氯酸鹽的重要產(chǎn)品之一,具有強烈腐蝕性,氧化性僅次于次氯酸鈉。在蒸發(fā)生產(chǎn)氯酸鈉產(chǎn)品過程中,對氯酸鈉電解液不但要除去氧化性極強的ClO-,同時要調(diào)整電解液的pH值呈堿性才能進行蒸發(fā)單元操作。當(dāng)電解液呈酸性進行蒸發(fā)操作,HCl被作為還原劑,有可能發(fā)生下列反應(yīng):
NaCl+2HCl-→ClO2+NaCl+1/2Cl2+H2O
上述反應(yīng)生成的ClO2具有更強的氧化性能,對蒸發(fā)設(shè)備的腐蝕更為嚴重,除少許的金屬(鈦和蒙耐爾合金)外,大多數(shù)金屬都不耐腐蝕。
此方法適用于濃度范圍在50 g/L~600 g/L之間的氯酸鈉含量。
水,GB/T6682,三級;分析天平;酸式滴定管,50 mL;微量移液器,250 μL~500 μL;錐形瓶,250 mL;移液管,25 mL。
亞硫酸,6% 的溶液;溴酚藍指示劑,0.1%的溶液;氫氧化鈉,0.500 mol/L;鹽酸,0.1 mol/L。
(1)按要求沖洗完取樣管道后,從適當(dāng)?shù)娜狱c取得具代表性的氯酸鈉溶液樣品。
(2)水浴加熱使樣品溫度達到50 ℃。樣品在45 ℃~50 ℃之間時取等分樣品。
(3)用微量移液槍取 0.5 mL樣品至 250 mL的錐形瓶中。
(4)加入約 30 mL~40 mL蒸餾水。
(5)加6滴~8滴溴酚藍指示劑。
(6)如果溶液呈藍色,逐滴加入 0.1 mol/L HCl直到藍色剛好變成黃綠色。
(7)加入 25.0 mL亞硫酸搖動混合。
(8)加2片或3片沸石, 放在加熱爐上使溶液沸騰5 min。
(9)使其冷卻至室溫, 然后加入溴酚藍指示劑(如果需要)。
(10)用約0.500 mol/L的標準NaOH滴定至藍色為終點,記錄消耗體積V1。
(11)加30 mL 蒸餾水進行空白實驗,接著從(6)開始,記錄消耗體積V0。
(12)分析結(jié)果表述:
式中:V1——滴定樣品消耗氫氧化鈉標準溶液體積,mL;V0——空白試驗滴定消耗氫氧化鈉標準溶液體積,mL;C——氫氧化鈉的實際濃度,mol/L;0.017 74——與1.00 mL標準氫氧化鈉標準溶液[C(NaOH)=1.000 mol/L]相當(dāng)?shù)?,以克表示的氯酸鈉的含量。
電解液在結(jié)晶供料罐中正常運行時的溫度約為82 ℃,此時液體中氯酸鈉含量約為500 g/L,當(dāng)電解液溫度低于50 ℃時,晶體會從溶液中析出,溫度越低晶體析出越多,從而影響氯酸鈉含量,因此選擇50 ℃作為檢測電解液中組分含量的最低溫度。
亞硫酸為H2SO3,是二元酸,中強酸。硫酸比亞硫酸穩(wěn)定,難分解。氯酸根在酸性條件下,有強氧化性,而亞硫酸有還原性,發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成二氧化氯。二氧化氯溶于水,但一般不與水反應(yīng),因此能變成氣體溢出。而濃硫酸只有酸的作用,生成的Na2SO4中有一半是氧化產(chǎn)物。因此,檢測電解液中氯酸鈉含量時首選亞硫酸。
通常在酸性溶液中氯酸鈉能將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵,過量的亞鐵離子再用高錳酸鉀溶液滴定至終點。但由于電解液溶液本色為棕紅色,滴定到終點肉眼無法判斷,因此選擇1.4實驗方法。
電解液在結(jié)晶供料灌中氯酸鈉含量理論值通常為500 g/L,計算消耗0.500 mol/L氫氧化鈉標準溶液30 mL左右時,移取樣品體積應(yīng)該為0.5 mL,因此,確定取樣量為0.5 mL。
對不同時間段結(jié)晶供料罐中電解液連續(xù)5 d取不同的5組樣品進行實驗,結(jié)果如表1。十組數(shù)據(jù)與理論值相近,分析方法可信。
表1 5組電解液樣品中氯酸鈉組分含量
在每一個0.5 mL樣品中分別加標500 g/L標準氯酸鈉,進行加標回收試驗,結(jié)果如表2。由表2可知,回收率為95.54%~103.8%,說明方法具有較高的準確度。
表2 加標回收率試驗結(jié)果
取同一份氯酸鈉樣品5份,按1.4方法進行試驗,計算5份樣品檢測結(jié)果的相對標準偏差,結(jié)果見表3。由表3可知,各待測元素測定結(jié)果的相對標準偏差(n=5)在5.77%范圍。說明該方法較穩(wěn)定,重復(fù)性好。
表3 精密度試驗結(jié)果
選擇氯酸鹽生產(chǎn)系統(tǒng)電解液中氯酸鈉含量的測定方法時,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電解液溫度低于50 ℃時,晶體會從溶液中析出,溫度越低晶體析出越多,影響氯酸鈉含量,因此選擇50 ℃作為檢測電解液中組分含量的最低溫度。氯酸根在酸性條件下,有強氧化性,而亞硫酸有還原性,發(fā)生氧化還原反應(yīng),經(jīng)過比對亞硫酸和硫酸,確定亞硫酸作為還原劑。由于電解液溶液本色為棕紅色,終點肉眼無法判斷,因此選擇氫氧化鈉作為標準溶液。電解液在結(jié)晶供料罐中氯酸鈉含量理論值通常為500 g/L,計算消耗0.500 mol/L氫氧化鈉標準溶液30 mL時,移取樣品體積應(yīng)該為0.5 mL,因此,確定取樣量為0.5 mL。用此法測定電解液中氯酸鈉含量, 回收率為95.54%~103.8%,相對標準偏差(n=5)為5.77%。該方法操作簡便,靈敏度和準確度高,適用于電解液中氯酸鈉含量的測定。