鋼鐵電拋光溶液中硫酸和磷酸的連續測定方法

郭崇武

(廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460)

引 言

測定鋼鐵電拋光溶液中的硫酸和磷酸，早期采用的方法沒有考慮亞鐵離子對測定的影響［1］，分析結果誤差較大。有關文獻報道了對該分析方法的改進［2］，用檸檬酸三鈉與亞鐵離子生成絡合物以達到掩蔽亞鐵離子的目的。實驗表明，檸檬酸三鈉與亞鐵離子絡合時其分子中的羥基能釋放出一個氫離子，使測定磷酸的結果偏高［3-4］。另據資料報道［5］，用EDTA掩蔽亞鐵離子，以酚酞作指示劑用氫氧化鈉滴定磷酸二氫根。實驗表明，EDTA分子中的羧基與亞鐵離子絡合時釋放出氫離子，使測定結果嚴重偏高，該方法也不可行。為了滿足電鍍生產廠家的要求，重新探討了鋼鐵電拋光溶液中硫酸和磷酸的分析方法。

1 分析方法

1.1 方法要點

以甲基橙作指示劑，用氫氧化鈉滴定硫酸和磷酸的總量。然后，用亞鐵氰化鉀與亞鐵離子等生成沉淀物，達到掩蔽金屬離子目的，以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉滴定磷酸二氫根，得到磷酸的質量濃度。從硫酸和磷酸的總量中減去磷酸的量得到硫酸的質量濃度。

1.2 試 劑

10%亞鐵氰化鉀溶液;甲基橙指示劑;酚酞指示劑;0.1mol/L氫氧化鈉標準滴定溶液。

1.3 分析步驟

吸取鋼鐵電拋光溶液2mL于100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，吸取稀釋液10mL于250 mL錐形瓶中，加60mL水，2～3滴甲基橙指示劑，用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至試液呈黃色為終點。加10mL亞鐵氰化鉀溶液，搖勻，試液呈現藍綠色，加3～4滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至紫色，30s不退色為滴定終點。

1.4 計 算

ρ(H2SO4)(g/L)=49.04c(V1－ V2)/V0

ρ(H3PO4)(g/L)=98.00cV2/V0

式中:49.04等于1/2硫酸的相對分子質量;98.00為磷酸的相對分子質量;c為氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度，mol/L;V1為滴定硫酸和磷酸總量時消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的體積，mL;V2為滴定磷酸二氫根時消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的體積，mL;V0為吸取試樣的體積，本法中為0.2mL。

2 方法探討

2.1 檸檬酸三鈉掩蔽法

配制質量濃度為50g/L的七水合硫酸亞鐵溶液，吸取0.2mL于250mL錐形瓶中，加50mL水，加10mL 10%的檸檬酸三鈉溶液，加4滴酚酞指示劑，用0.1mol/L的氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至紅色，消耗0.35mL氫氧化鈉溶液。通過計算可知，一個檸檬酸三鈉分子與一個亞鐵離子絡合時釋放出一個氫離子。對以上測定結果按分析鋼鐵電拋光溶液中的磷酸計算，其質量濃度為17.6g/L，因此，檸檬酸三鈉并不是亞鐵離子的有效掩蔽劑。

2.2 EDTA 掩蔽法

吸取10mL 0.05mol/L EDTA溶液于250mL錐形瓶中，加水 50mL，加 4滴酚酞指示劑，用 0.1 mol/L氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至紅色，加0.2 mL 50g/L的七水合硫酸亞鐵溶液，試液轉變為無色，繼續用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至紅色，消耗0.7mL。

計算表明，一個乙二胺四乙酸二鈉分子與一個亞鐵離子絡合后，其分子中的兩個羧基釋放出兩個氫離子。如果按分析鋼鐵電拋光溶液中的磷酸計算，其質量濃度為35.1g/L，由此可見，用EDTA掩蔽亞鐵離子的測定誤差比用檸檬酸三鈉作掩蔽劑高一倍。在文獻［5］中，用EDTA掩蔽亞鐵離子時，以酚酞作指示劑，用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定EDTA電離產生的氫離子，其實，這項措施只能部分消除EDTA對測定磷酸二氫根的影響。

2.3 亞鐵氰化鉀沉淀法

亞鐵氰化鉀與重金屬離子能生成穩定的沉淀物，以酚酞作指示劑用氫氧化鈉滴定弱酸，可用亞鐵氰化鉀掩蔽鋅離子和鈷離子［6-7］，亞鐵氰化鉀與亞鐵離子生成亞鐵氰化亞鐵，沉淀物為藍色且顏色較深，對酸堿滴定法有一定的影響，因此，在用氫氧化鈉滴定弱酸時，一般不太適宜使用亞鐵氰化鉀掩蔽亞鐵離子。但當亞鐵離子濃度較低時，用亞鐵氰化鉀作掩蔽劑對滴定終點變色的影響不大，實驗表明，鋼鐵電拋光溶液中七水合硫酸亞鐵的質量濃度小于75g/L時，使用亞鐵氰化鉀掩蔽劑不影響對終點的判斷。

吸取0.2mL 50g/L七水合硫酸亞鐵于250mL錐形瓶中，加50mL水，10mL 10%亞鐵氰化鉀溶液，4滴酚酞指示劑，加0.04mL 0.1mol/L的氫氧化鈉標準滴定溶液，試液變為紅色。試驗表明，用亞鐵氰化鉀能夠完全掩蔽亞鐵離子，用亞鐵氰化鉀還能夠掩蔽鋼鐵電拋光溶液中的三價鉻離子、鎳離子以及少量的三價鐵離子等。

2.4 三氧化鉻的影響

當鋼鐵電拋光溶液中含有三氧化鉻時，三氧化鉻對測定硫酸和磷酸都有影響，當甲基橙指示劑變色時，三氧化鉻生成鉻酸氫根，當酚酞指示劑變色時，鉻酸氫根轉變成鉻酸根。由于三氧化鉻的質量濃度比硫酸和磷酸低得多，忽略三氧化鉻對測定硫酸和磷酸的干擾，對工作液的維護也沒有明顯的影響。目前，由于對使用Cr(Ⅵ)的限制，業內正趨向于使用不含三氧化鉻的鋼鐵電拋光工藝。

3 結論

測定鋼鐵電拋光溶液中的硫酸和磷酸，不能使用檸檬酸三鈉或EDTA掩蔽亞鐵離子，而用亞鐵氰化鉀作掩蔽劑，則能夠消除亞鐵離子及其它重金屬離子對測定的影響。本法操作簡單，結果準確，優于其它分析方法。

［1］ 武漢材料保護研究所.常用電鍍溶液的分析［M］.北京:機械工業出版社，1974:289-291.

［2］ 郭崇武.鋼鐵電拋光溶液中硫酸和磷酸測定方法的改進［J］.電鍍與精飾，2000，22(6):28-29.

［3］ 郭崇武.鎳-鐵合金鍍液中硼酸的分析［J］.電鍍與精飾，2010，32(9):39-40.

［4］ 郭崇武.鎳-鈷合金鍍液中硼酸的快速分析［J］.電鍍與環保，2010，30(4):40-41.

［5］ 徐紅娣，鄒群.電鍍溶液分析技術［M］.北京:化學工業出版社，2003:411-414.

［6］ 郭崇武.酸性鍍鋅溶液中硼酸的分析方法［J］.電鍍與精飾，2008，30(7):42-43.

［7］ 郭崇武.鍍鈷溶液中硼酸的快速分析［J］.電鍍與精飾，2010，32(11):40-41.