分光光度法測定磷石膏鈣渣中硫酸根含量

賈洪秀,朱云勤,朱必學,劉 健,張 頔

(貴州大學化學工程學院,貴州貴陽 550025)

分光光度法測定磷石膏鈣渣中硫酸根含量

賈洪秀,朱云勤,朱必學,劉 健,張 頔

(貴州大學化學工程學院,貴州貴陽 550025)

鈣渣中含有雜質硫酸根,其含量給磷石膏鈣渣制備輕質碳酸鈣工藝中除雜過程帶來負擔,同時是影響輕質碳酸鈣產品質量的一個重要指標。用鉻酸鋇分光光度法測定磷石膏鈣渣中的硫酸根,建立了一個簡單、快速、選擇性較好的鈣渣中硫酸根的測定方法。在 410 nm波長處,硫酸根為 0.00～6.00 mg/mL時與鉻酸根吸光度呈線性關系,線性回歸方程為y=0.168 4x+0.003 2,r=0.999 9,相對標準偏差優于 10%,加標回收率在 96%～102%。該法可用于測定鈣渣中硫酸根含量,操作簡單,可行性強,可以滿足測定要求并應用于實時監控。

磷石膏;硫酸根;鉻酸鋇分光光度法

在磷石膏鈣渣制備輕質碳酸鈣工藝中,鈣渣中含有硫酸根的情況不可避免,其含量成為檢測輕質碳酸鈣產品水洗程度的一個重要指標。在輕質碳酸鈣生產的質量控制中,對硫酸根的含量有著嚴格的要求。硫酸根的測定包括離子色譜法、重量法、EDTA容量法、陽離子交換法和硫酸鋇比濁法等,但這些方法都有各自的缺陷。筆者采用鉻酸鋇分光光度法[1-2]分析磷石膏鈣渣中的硫酸根,探討波長、反應時間和試劑用量對測定結果的影響。該方法操作簡便快速,精密度、準確度均良好。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

儀器:上海菁華科技儀器有限公司 722型可見分光光度計、10 mm比色皿。

試劑:硫酸鹽標準溶液:準確稱取 1.478 6 g無水硫酸鈉 (Na2SO4,分析純),在 105℃烘 2 h,溶于少量水,定容至 100 mL。此溶液 1.00 mL含1.00 mg硫酸根;鉻酸鋇懸浮液,稱取 19.44 g鉻酸鉀 (K2CrO4·2H2O),分別與 24.44 g氯化鋇(BaCl2)溶于 1 L蒸餾水中,加熱至沸騰,然后共同傾入 3 L燒杯內,生成黃色鉻酸鋇沉淀,待沉淀下降后,傾去上清液,用約 1 L蒸餾水洗滌沉淀 5次左右,再加 1 L蒸餾水至生成懸浮液,每次使用前混勻,每 5 mL鉻酸鋇懸浮液可以沉淀約 48 g硫酸根; 1+1氨水,取 50 mL分析純氨水溶于 50 mL的蒸餾水中;2.5 mol/L鹽酸溶液,取 21 mL分析純鹽酸溶液稀釋至 100 mL;1 mol/L氫氧化鈉溶液,稱取 4 g氫氧化鈉溶于 100 mL蒸餾水中。

1.2 實驗原理

在酸性溶液中,鉻酸鋇與硫酸鹽生成硫酸鋇沉淀和鉻酸根,將溶液中和后,過濾除去多余的鉻酸鋇和硫酸鋇,濾液中即為硫酸鹽所取代出的鉻酸根,呈黃色,比色定量。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準曲線的繪制

將 0.00、0.25、1.00、2.00、3.00、4.00 mL硫酸根標準溶液,分別加入 150 mL錐形瓶中,加蒸餾水至 50 mL。然后各加 1.00 mL 2.5 mol/L鹽酸溶液,加熱煮沸 5 min。取下后再各加 2.5 mL鉻酸鋇懸浮液,煮沸 5 min。稍微冷卻后,向各錐形瓶逐滴加入氨水溶液至呈檸檬黃色,再多加 2滴。待溶液冷卻后,用慢速定性濾紙過濾,濾液收集于 100 mL容量瓶中,若濾液渾濁,應重復過濾至透明。用蒸餾水洗滌錐形瓶及濾紙 3次,收集于比色管中,用蒸餾水稀釋至標線。用比色皿于 420 nm波長處測定吸光度,并繪制標準曲線。

1.3.2 樣品的分析

準確稱取鈣渣 5.000 0 g置于 100 mL小燒杯中,加入 50 mL水,用玻璃棒攪拌,用慢速濾紙過濾,定容至 100 mL。在 100 mL容量瓶中,加入待測溶液 10 mL,以下操作同 1.3.1節。根據測得的吸光度,由標準曲線得到硫酸根的含量。

2 結果和討論

2.1 反應條件的優化

2.1.1 測定波長的確定

圖 1為吸光度A隨波長的變化曲線。由圖1可見,當波長為 410 nm時,吸光度最大且穩定,故選用410 nm為測定波長。

圖 2 吸光度A隨反應時間 t的變化曲線

2.1.3 試劑用量的確定

圖 3為分別加入鉻酸鋇懸濁液 1.00、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00 mL時,鉻酸鋇加入量對吸光度的影響。由圖 3可見,當V(鉻酸鋇)=2.0～4.0 mL時,吸光度A達到最大值且穩定。因此實驗選擇鉻酸鋇最佳加入量為 2.0 mL。

圖3 鉻酸鋇加入量對吸光度A的影響

圖1 吸光度A隨波長的變化曲線

2.1.2 反應時間的確定

圖 2為吸光度A隨反應時間t的變化曲線。由圖 2可見,吸光度A在 1.5 h內變化不大,說明反應體系至少穩定 1.5 h,因此選擇反應 10 min后測定吸光度。

2)圖 4為分別加入鹽酸溶液為 0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00 mL時,鹽酸加入量對吸光度的影響。由圖 4可見,加入鹽酸量在 0.5～4 mL時,吸光度變化很小,說明鹽酸的用量對鉻酸根吸光度影響很小。因此選擇鹽酸溶液最佳加入量為0.5 mL。

圖 4 鹽酸加入量對吸光度A的影響

2.1.4 標準曲線繪制

取 0.00、0.25、1.00、2.00、3.00、4.00 mL標準溶液分別置于 100 mL容量瓶中,其余按 1.3實驗方法進行。圖 5為硫酸根標準曲線。

圖5 硫酸根標準曲線

由圖 5可見,硫酸根的加入量與吸光度A呈線性關系,線性方程為y=0.168 4x+0.003 2,相關系數r=0.999 9。

2.1.5 干擾離子的影響

2.1.6 磷石膏鈣渣中硫酸根的測定

稱取約 5 g(精確到 0.000 1 g)磷石膏鈣渣至100 mL小燒杯中,加水至 50 mL,用玻璃棒攪拌,過濾至100 mL容量瓶中,洗滌鈣渣 3～5次,定容至刻度。按 1.3實驗方法測定,計算出硫酸根的質量濃度,結果如表 1所示。

表1 磷石膏鈣渣中硫酸根的測定結果

2.1.7 加標回收率的測定

表 2為加標回收實驗結果,由表 2可看出該方法用于磷石膏鈣渣中硫酸根的測定,準確度可以達到要求。

表2 加標回收實驗結果

3 結語

采用分光光度法測定硫酸根的含量,討論了波長、反應時間以及試劑用量對測定結果的影響,建立了一種測定磷石膏鈣渣中硫酸根含量的方法:當稱取約 5.000 0 g磷石膏鈣渣時,5次測定硫酸根的平均質量分數為 2.149 9%,相對標準偏差為 1.64%,加標回收率為 96%～102%。該方法操作簡單,可行性強,可以滿足磷石膏鈣渣中硫酸根含量的測定要求。

[1] 葛明,朱劍禾.鉻酸鋇分光光度法分析土壤中水溶性硫酸鹽[J].蘇州大學學報:工科版,2002,22(5):23-25.

[2] 鄭榕峰.硫酸鹽鉻酸鋇分光光度法檢測過程詳解[J].環境科學導刊,2008,27(5):103-104.

Spectrophotometric determ ination of sulfate radicals in calcium slag of phosphogypsum

Jia Hongxiu,Zhu Yunqin,Zhu Bixue,Liu Jian,ZhangDi
(School of Chem ical Engineering,Guizhou University,Guiyang550025,China)

Sulfate radical is contained in calcium slag,which is an important index influencing the quality of precipitated calcium carbonate(PCC)and it will increase the load to the impurity removing process during manufacturing PCC. Barium chromate spectrophotometrywas adopted to deter mine sulfate radicals in calcium slag of phosphogypsum and a simple and rapid deter mination method with good selectivity has been established.Atwavelenth of 410 nm,when the mass concentration of sulfate radicals is at 0.00～6.00 mg/mL and it has a linear relation with chromate radicals.Linear recession equation and the correlation coefficient arey=0.168 4x+0.003 2 andr=0.999 9 respectively.Relative standard deviation is less than 10%,and the standard sample recovery rates are at 96%～102%.Thismethod is applied to the determination of sulfate radicals in calcium slag and has advantagesof simplicity and strong feasibility,which can satisfy the deter mination requirements and can be used for real time monitor.

phosphogypsum;sulfate radical;barium chromate spectrophotometry

TQ126.31

A

1006-4990(2011)05-0060-03

2010-11-10

賈洪秀(1985— ),女,碩士,主要從事資源、分析化學研究。

聯 系 人:朱云勤

聯系方式::qinzhu5152@sina.com