沉淀分離-連續滴定法測定電解液中氟硅酸和鉛

顧 麗

(韶關冶煉廠,廣東韶關 512024)

沉淀分離-連續滴定法測定電解液中氟硅酸和鉛

顧 麗

(韶關冶煉廠,廣東韶關 512024)

在電解液中加入硫酸鉀,使氟硅酸和鉛生成沉淀與其它元素分離,再將沉淀轉化為可滴定的溶液,用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定氟硅酸后,再用EDTA標準滴定溶液滴定鉛。沉淀分離-連續滴定的方法準確、快速,滿足生產分析要求。

電解液;氟硅酸;鉛;沉淀分離;連續滴定

鉛電解精煉是在氟硅酸和氟硅酸鉛電解液中進行粗鉛或半精鉛電解精煉產出精鉛,并分離提純有價金屬的過程,電解液中鉛和氟硅酸的濃度高低直接影響到鉛提純精煉的效率[1],因此快速、準確地分析電解液中氟硅酸和鉛的含量對指導生產具有重要意義。EDTA滴定鉛的分析方法比較經典[2],而氟硅酸和鉛的連續滴定分析較少見報道。本文采用沉淀方法使氟硅酸和鉛生成沉淀,與其它元素分離,再將沉淀轉化為可滴定的溶液進行連續滴定分析,方法快速、準確,精密度好,滿足生產分析要求。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

在硫酸鉀存在下,氟硅酸以K2SiF6形式沉淀,鉛也沉淀為K2SO4·PbSO4,經過濾與雜質元素分離后,將K2SiF6溶于熱水生成等物質的量的HF,以NaOH標準溶液滴定酸;滴定酸后的溶液,加入醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(pH≈5.8)溶解K2SO4·PbSO4,再用EDTA標準滴定溶液滴定鉛。

1.2 主要試劑和溶液

1.2.1 主要試劑和溶液

硝酸(1+1)優級純;硫酸鉀(飽和);酚酞指示劑(5 g/L);醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(pH≈5.8);氟硅酸溶液。

1.2.2 標準滴定溶液

1.鉛標準溶液:稱取5.000 0 g金屬鉛(99.99%)于400 mL燒杯中,加入20 mL硝酸(1+1),待劇烈反應停止后,加熱溶解,冷卻后移入500 mL容量瓶中,以水定容,混勻。此溶液1 mL含10 mg鉛。

2.NaOH標準滴定溶液:0.12 mol/L,稱取5 g氫氧化鈉(優級純)于預先煮沸并冷卻的二次水中,并用二次水定容至1 000 mL;標定:準確稱取鄰苯二甲酸氫鈉(預先在105℃烘2 h,冷卻)1.0 g(精確到0.000 1 g)于250 mL燒杯中,溶于100 mL二次水中,加5滴酚酞指示劑,以NaOH標準滴定溶液滴定呈粉紅色為終點。

3.EDTA標準滴定溶液:0.011 mol/L,稱取4 g乙二胺四乙酸二鈉于燒杯中,加水加熱溶解,冷卻后移入1 000 mL容量瓶,以水定容;標定:吸取10 mL鉛標準溶液于250 mL燒杯中,加水50 mL,加少許抗壞血酸,5 mL硫脲,加1滴二甲酚橙指示劑,加六次甲基四胺使溶液顏色為紫紅色,加入20 mL醋酸-醋酸鈉緩沖溶液,以EDTA標準滴定溶液滴定溶液由紫紅色變為亮黃色為終點。

1.3 實驗方法

準確吸取1.00 mL氟硅酸溶液和5.00 mL鉛標準溶液,加入40 mL飽和硫酸鉀,邊加邊攪拌,沉放30 min,用定量慢速濾紙過濾,用飽和硫酸鉀洗燒杯兩次,濾紙四次,將濾紙放回原燒杯,加入100 mL煮沸的熱水,攪拌使沉淀溶解,加10滴酚酞指示劑,趁熱用NaOH標準滴定溶液滴定至溶液呈粉紅色為終點;接著在滴定溶液中加入30 mL醋酸-醋酸鈉緩沖溶液,加熱煮沸10 min,取下,加水至150 mL,加少許抗壞血酸,5 mL硫脲,加1滴二甲酚橙指示劑,以EDTA標準滴定溶液滴定由紫紅色變為亮黃色為終點。同步做空白分析。

2 結果與討論

2.1 硫酸鉀濃度的選擇

根據同離子效應,K2SiF6的溶解度隨硫酸鉀的濃度增大而減小。按實驗方法,沉淀氟硅酸的硫酸鉀濃度分別為:20 g/L、50 g/L、100 g/L、飽和濃度,結果表明:K2SiF6在飽和硫酸鉀中溶解度小,且穩定,本法選用飽和硫酸鉀沉淀電解液。

2.2 沉放時間的選擇

按實驗方法,對沉淀放置/min:10、20、30、40、50、60再過濾分析,結果表明:沉淀時間在20 min以上時,結果穩定,本法選用沉放30 min。

2.3 洗液和吹洗次數的選擇

按實驗方法,選擇不同濃度硫酸鉀洗液和吹洗次數,結果表明:低濃度硫酸鉀洗液會使K2SiF6沉淀少量溶解,因此洗液濃度也選用飽和;吹洗次數也不宜太少,也不宜太多,因此選擇吹洗燒杯兩次,沉淀四次。

2.4 指示劑的選擇

根據文獻[3],酸堿滴定的指示劑比較多,指示劑選擇不當會影響變色的敏銳性。本法是用強堿滴定分析,應選擇酸式色變為堿式色時,顏色變化明顯,易于辨別的指示劑,因此,按實驗方法,選擇溴百里酚蘭、溴百里酚蘭+甲酚紅、酚酞、百里香酚酞、酚酞+百里香酚酞等指示劑,結果表明:溴百里酚蘭和溴百里酚蘭+甲酚紅指示劑因為顏色變化由黃變綠再變藍,顏色有過渡,不好判斷終點;另三種指示劑變色敏銳,為與標準溶液的滴定平行,本法選擇酚酞為指示劑。

2.5 指示劑用量選擇

根據文獻[3],影響指示劑變色范圍的因素有溫度、溶劑、鹽類和指示劑用量。本法中溫度、溶劑、鹽類一致,指示劑用量選擇2滴、3滴、5滴、10滴、15滴、20滴,結果表明:指示劑用量太少,變色不敏銳;指示劑用量太多,使終點變色遲鈍且多消耗滴定劑,本法選10滴指示劑。

2.6 緩沖溶液用量選擇

滴定氟硅酸后的溶液,分別加入/mL:20、30、40、50醋酸-醋酸鈉緩沖溶液,加熱煮沸,滴定分析鉛,結果表明:緩沖溶液加入30 mL～50 mL,結果穩定,本法選擇加入30 mL醋酸-醋酸鈉緩沖溶液。

2.7 煮鉛時間選擇

按實驗方法,加入30 mL緩沖溶液后,分別加熱煮沸/min:2、5、10、20、30,結果表明:煮沸時間太短, K2SO4·PbSO4沉淀轉化不完全;煮沸時間太長,醋酸揮發,結果偏低;因此選擇煮沸時間為10 min。

2.8 共存元素的影響

對常見的共存離子進行干擾實驗。按實驗方法,在電解液中加入下列元素:2 mg Zn2+、Cu2+、Cd2+;0.5 mg Ag+、Sb2+、Bi2+、Fe3+,結果表明:溶液中常見共存離子不干擾分析。

3 樣品分析

準確吸取1.00 mL電解液于400 mL燒杯中,邊攪拌邊加入40 mL飽和硫酸鉀溶液,按實驗方法分析樣品中氟硅酸和鉛的含量,測得氟硅酸和鉛的加標回收率分別為:97.38%～101.6%;98.90%～101.2%;RSD(n=5)分別為0.0916%;0.211%,結果見表1。

表1 樣品中氟硅酸和鉛的測定

4 結 論

通過條件實驗、精密度實驗和回收率實驗考核,證明應用連續滴定法分析鉛電解液中氟硅酸和鉛,方法回收率為:氟硅酸:97.38%～101.6%;Pb: 98.90%～101.2%。方法簡便、快速、準確,能滿足鉛電解精煉生產分析的要求。

[1] 冉偉.淺析電解液成分對鉛電解的影響[J].甘肅冶金,2004, (4):27-30.

[2] 礦石及有色金屬分析手冊[M].北京:冶金工業出版社,1990.

[3] 分析化學[M].山東:高等教育出版社,1994.

Abstract:In the electrolyte with potassium sulfate,make fluosilicic acid and lead to precipitate and be separated from other elements,then settling into a solution which can be titrated with sodium hydroxide standard solution to determine fluosilicic acid content,and be titrated with EDTA standard solution to determine lead content.The precipitation separation-continuous titration method is accurate and rapid,and the accuracy and precision of the method could meet the demand of quality control in production.

Key words:electrolyte;fluosilicic acid;lead;precipitation separation;continuous titration

Determination of Fluosilicic Acid and Lead in Electrolyte by Precipitation Separation-Continuous Titration Method

GU Li
(Shaoguan S melter,Shaoguan512024,China)

O655

A

1003-5540(2011)06-0065-03

2011-11-24

顧 麗(1976-),女,工程師,主要從事工業分析工作。