電位滴定法在陽離子度測定中的應用

董瑞強，馬智華

(中石化西北油田分公司質(zhì)量檢測站，新疆 輪臺 841600)

電位滴定法在陽離子度測定中的應用

董瑞強，馬智華

(中石化西北油田分公司質(zhì)量檢測站，新疆 輪臺 841600)

為了消除陽離子型鉆井液助劑材料中陽離子度測定不準確的現(xiàn)象，利用電位滴定法對陽離子度的終點進行判斷，并對異常樣品的滴定過程進行分析。通過多組對比試驗，計算加標回收率在98%～102%之間，平均相對標準偏差為0 6%，具有較高的精準度與穩(wěn)定性。并利用滴定曲線對手工滴定中陽離子度值為“負值”的假象進行了解釋。

電位滴定；陽離子度；滴定曲線

陽離子型處理劑能夠通過本身帶的正電荷與鉆屑表面的負電性相作用，使其表面為憎水性，使體系與粘土和粘土粒子之間形成較強的作用力，達到良好的抑制粘土分散的作用，對井壁穩(wěn)定、抑制鉆屑分散、絮凝鉆屑都具有獨特的作用[1]。隨著塔河油田使用陽離子型鉆井液處理劑的增多，陽離子度一項在檢測過程中出現(xiàn)的問題也逐漸凸顯。由于處理劑本身顏色的干擾、終點突變不明顯等因素的影響，導致在檢測過程中出現(xiàn)陽離子度計算結(jié)果不準確，甚至出現(xiàn)負值的假象。下面，筆者以低熒光防塌劑WFT-666中的陽離子度測定為例，利用電位滴定法對陽離子度的測定方法進行分析探討。

1 試驗部分

1.1儀器與試劑

1)儀器 梅特勒-托利多DL-58自動電位滴定儀、DP5光度電極。

2)試劑 0.02mol/L四苯硼鈉(STPB)標準溶液、0.02mol/L十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)標準溶液、20% NaOH溶液、硼酸緩沖溶液(pH=10)、達旦黃指示劑、WFT-666防塌劑(工業(yè)品)。

1.2試驗方法

稱取WFT-666試樣2.5g(稱準至0.0001g)，加水溶解后，轉(zhuǎn)入250ml容量瓶中，稀釋至刻度，充分搖勻作為試樣溶液。用移液管移取2.5ml試樣溶液到50ml容量瓶中，加10ml的四苯硼鈉標準溶液，再加入20%的NaOH溶液2滴和pH=10的硼酸緩沖溶液10ml，此時有白色沉淀產(chǎn)生，用蒸餾水稀釋至刻度；靜置15min后，用中速定量濾紙干過濾。用移液管吸取5ml濾液于錐形瓶中，用10ml蒸餾水稀釋，再加入5～6滴達旦黃指示劑，用十六烷基三甲基溴化銨標準溶液滴定至黃色消失、出現(xiàn)粉紅色即為終點[2]。

2 結(jié)果與討論

表1 樣品加鉀離子的回收率試驗結(jié)果

2.1加標回收率試驗

對空白樣品中分別加入定量的KCl標準溶液，經(jīng)過6次平行測定，鉀離子的回收率在98.05%～102.03%(見表1)，取得滿意的回收率，說明該方法具有較好的穩(wěn)定性。

2.2與手工滴定的對比

取3個防塌劑WFT-666樣品，分別用自動電位滴定儀與手工滴定進行3平行滴定試驗，結(jié)果見表2。由表2可知，電位滴定儀的平均相對標準偏差為0.6%，明顯低于手工滴定的平均相對標準偏差5.9%。

表2 電位滴定與手工滴定結(jié)果對比

2.3對異常樣品的滴定過程進行分析

在檢測樣品過程中曾出現(xiàn)過陽離子度計算結(jié)果為負值或陽離子度有明顯偏差的樣品，針對這一現(xiàn)象，取該樣品進行電位滴定，滴定曲線見圖1，雖然滴定終點為1.7976ml，但從滴定曲線上看出，在滴定過程中有2個明顯的波峰，認為該滴定過程存在除四苯硼鈉(STPB)外的另一種物質(zhì)與十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)進行反應。將出現(xiàn)的2次波峰分別定為該反應的第1階段和第2階段。

圖1 對陽離子度出現(xiàn)負值的樣品進行電位滴定曲線

1)樣品的影響 分別改變樣品的加入量與濾液的移取量，測定樣品的陽離子度，觀察滴定過程中第1階段與第2階段過程中CTAB的消耗量，結(jié)果見表3。從表3可以看出，改變樣品加入量，試樣濃度變化，第1階段CTAB消耗體積不變,第2階段CTAB消耗體積變化；當樣品移取量成倍變化時，CTAB第1階段消耗量與總消耗量均成倍變化。可以確定，第2階段由樣品移取量改變引起，并隨樣品移取量成倍變化。

表3 樣品加入量與移取量對陽離子度的影響

表4 樣品與四苯硼鈉空白對比試驗

2)樣品與四苯硼鈉的影響 樣品本身可能帶有能夠與CTAB反應的物質(zhì)，依據(jù)試驗方法，用CTAB對空白樣品進行直接滴定，判斷第1反應階段與第2反應階段的過程變化關系。陽離子度滴定過程中，CTAB的量小于空白樣品與空白SPTB消耗的CTAB之和(見表4)，以此判定滴定過程中進行的2個反應階段：第1反應階段為CTAB與剩余SPTB的反應，第2反應階段為CTAB與樣品引入官能團的反應，并且SPTB比樣品引入的官能團更易與十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)結(jié)合反應。

3)陽離子度的確定 通過幾組對比試驗發(fā)現(xiàn)，真實的陽離子度值應該為達到第1次波峰時消耗的十六烷基三甲基溴化銨的量。因此,樣品與剩余四苯硼鈉反應消耗的十六烷基三甲基溴化銨的量為0.8036ml，樣品引入官能團消耗十六烷基三甲基溴化銨的量為0.4709ml，該低熒光陽離子度的真實陽離子度為1.11meq/g，符合標準要求。而不是依據(jù)總的十六烷基三甲基溴化銨消耗量計算，陽離子度為-2.33meq/L，出現(xiàn)負值假象。

2.4新方法在檢測工作中的應用

使用該方法對8個WFT-666樣品進行對比分析。通過使用該方法與傳統(tǒng)方法相比較的對比數(shù)據(jù)(見表5)可以看出，如果試樣完全溶解且終點易判斷，2種方法結(jié)果相近，只是電位滴定法終點電位突躍更明顯；對于樣品溶解后顏色偏深或終點指示劑不明顯的，傳統(tǒng)方法測定的結(jié)果平行性差，而該方法能夠準確得到滴定終點。說明方法較傳統(tǒng)方法適用范圍更廣。

表5 電位滴定法與傳統(tǒng)方法對比結(jié)果

3 結(jié) 論

1)電位滴定法測定陽離子度準確度高，平均偏差低的優(yōu)點。并且針對含有其他雜質(zhì)干擾陽離子度測定的因素，通過滴定曲線能夠明顯看出，并可以通過空白試驗來消除，能夠得到準確的陽離子度數(shù)據(jù)，對陽離子型處理劑的質(zhì)量檢測有著重要的意義。

2)通過對收取的實際樣品進行測定，發(fā)現(xiàn)電位滴定法更適用于陽離子度的測定,并且有著精度高、時間短、成本低，適用于樣品的重復性檢測。

[1]杜燦敏，馮萍，周海剛，等.鉆井液用大陽離子中陽離子度的測定方法初探[J].石油工業(yè)技術監(jiān)督，2000(4)：27-30.

[2]中國長城鉆井有限公司鉆井液分公司.鉆井液技術手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005:96-98.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.11.016

TE24

A

16731409(2012)11N04702