鹽水中碘離子的測定方法研究

滕奇君

(新疆天業(集團)天辰化工有限責任公司, 新疆 石河子 832000)

【分析與測試】

鹽水中碘離子的測定方法研究

滕奇君*

(新疆天業(集團)天辰化工有限責任公司, 新疆 石河子 832000)

鹽水質量；分析測試；氧化還原滴定法；ICP-OES；碘

介紹了離子膜法燒堿電解生產用二次鹽水中碘的不同測定方法, 并重點對氧化還原滴定法和ICP-OES直接分析法進行了比較，用試驗數據說明了ICP-OES直接分析法精確度好和準確度高。

目前, 氯堿行業普遍采用離子膜法燒堿生產工藝, 以期獲得高質量燒堿、PVC產品及其副產品, 大大地提高經濟效益和環保效益。但離子膜法燒堿成本較高,一次性投資巨大, 對電解用二次鹽水質量的要求也較高。

二次鹽水中總碘的分析方法主要有:氧化還原滴定法, 分光光度法[1], 電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-OES)直接分析法[2等。其中氧化還原滴定法和分光光度法應用較多, 而ICP-OES直接分析法應用較少,現通過精確度和準確度對ICP-OES直接分析法和氧化還原滴定法進行比較。

1 ICP-OES直接分析法

1.1 原理

該法采用標準加入法，利用最小二乘法線性回歸出各元素的相應譜線發光強度與濃度的工作曲線，計算出樣品中碘離子元素的濃度。

1.2 儀器設備

ICP原子發射光譜儀；容量瓶：100 mL，3只；微量移液器：0～1 000 μL連續可調解，2支。

1.3 溶液和試劑

I-標準溶液：ρ(I-)=20 mg/L；亞沸蒸餾水：由軟水用石英亞沸蒸餾水器提純的蒸餾水；硝酸：優級純，質量分數為65%～68%。

1.4 分析步驟

(1)用亞沸蒸餾水清洗3只容量瓶S0、S1、S2各10次以上；

(2)二次精鹽水pH值在9～11范圍內，滴加5～10 d硝酸中和至微酸性，搖勻；

(3)移取10.00 mL已中和過的二次精鹽水樣品于S0、S1、S2容量瓶中；

(4)用微量移液器移取100 μL I-標準溶液于S1容量瓶中；

(5)用微量移液器移取500 μL I-標準溶液于S2容量瓶中；

(6)以亞沸蒸餾水定容S0、S1、S2容量瓶至刻線，搖勻；

(7)按照ICP原子發射光譜儀操作規程開機，啟動分析軟件，點燃等離子體，將S0、S1、S2樣品溶液分別引入光譜儀，按照提示步驟進行樣品分析。

1.5 計算結果與分析

1.5.1 精確度和準確度分析

精確度和準確度分析結果見表1。

表1 ICP-OES直接分析法測定碘含量結果Table 1 Measured iodine content by ICP-OES direct analysis method

由表1可見：ICP-OES直接分析法測定碘標準偏差(SD)和相對標準偏差(RSD)都很小，準確度和精確度較高，可以滿足分析要求。

1.5.2 回收率試驗

回收率試驗是在測定試樣某組分含量(w1)的基礎上，加入已知量(標準樣值)的該組分(w2)，再次測定其組分含量(w3)。由回收率試驗所得數據可以計算出回收率。

由回收率的高低來判斷有無系統誤差存在。對常量組分回收率要求高，一般為99%以上，對微量組分回收率要求在90%～110%，具體數據見表2。

由表2可知ICP-OES直接分析法的分析條件：雙鉑網霧化器,3層同軸大口徑石英等離子炬管，功率為1.1 kW,輔助氣0.3 LPM，冷卻氣為19 LPM， 流量為1.6 mL/min，霧化器壓力為331 kPa,觀測位置垂直,碘分析波長為206.163 nm；采用標準加入法的同時進行背景校正(有較高的準確度和精確度)，加標回收率可以滿足分析要求。

表2 ICP-OES直接分析法測定碘加標回收率Table 2 Standard-added iodine recovery measured by ICP-OES direct analysis method

2 氧化還原滴定法

2.1 原理

ICP-OES直接分析法測定原理為：堿性溶液中碘離子經過量的溴氧化為碘酸根，用苯酚除去過剩的溴。酸性溶液中加入過量碘化鉀還原生成的碘酸根析出碘，然后用硫代硫酸鈉標準溶液滴定析出的碘，間接測定碘離子的含量。其反應式如下：

2.2 儀器設備

滴定管：25 mL，棕色、酸式，1支；量筒：100 mL，1只；吸量管：10 mL，2支；吸量管：1 mL，2支；碘量瓶：250 mL，2只。

2.3 溶液和試劑

(1)硫代硫酸鈉標準滴定溶液：c(Na2S2O3)=0.100 0 mol/L；

(2)硫代硫酸鈉標準滴定溶液：c(Na2S2O3)=0.001 000 mol/L，臨用前由2.1標準滴定溶液稀釋而成，當日內使用有效；

(3)碘化鉀溶液：質量濃度為50 g/L，保存于棕色瓶，放置于避光處，不宜久置；

(4)磷酸：分析純；

(5)硫酸溶液：濃度為0.5 mol/L；

(6)氫氧化鈉溶液：濃度為0.1 mol/L；

(7)飽和溴水溶液：質量分數為3%，濃度約為0.2 mol/L；

(8)苯酚溶液：質量濃度為50 g/L；

(9)淀粉指示劑：質量濃度為10 g/L。

2.4 分析步驟

(1)二次精鹽水pH值在9～11范圍內，滴加5～10滴硝酸中和至中性或微酸性，搖勻；

(2)量取100 mL試液于250 mL碘量瓶中，加入4 mL氫氧化鈉溶液，滴加飽和溴水溶液10滴，充分混勻，放置5 min。加入1 mL硫酸溶液，不斷搖動下逐滴加10滴苯酚溶液，再加入1 mL磷酸，最后加入4 mL碘化鉀，塞上瓶塞水封，暗處放置5 min。加入1 mL淀粉指示劑，用濃度為0.001 000 mol/L的硫代硫酸鈉標準滴定溶液滴定至試液藍色剛消失為止，記錄消耗標準溶液的體積為V1。

(3)另量取100 mL蒸餾水于250 mL三角瓶中，作空白試驗，記錄消耗標準溶液的體積為V2。

2.5 結果計算

碘離子的質量濃度ρ(I-)按下式計算：

即：ρ(I-)=211.50×c×(V1-V2)。

式中：

c為硫代硫酸鈉標準滴定溶液濃度，mol/L；

V1為試樣消耗硫代硫酸鈉標準滴定溶液的體積，mL；

V2為空白消耗硫代硫酸鈉標準滴定溶液的體積，mL；

126.90為I-的摩爾質量，g/mol。

計算結果的準確度和精確度分析見表3。由表3可見：因氧化還原滴定法操作較復雜，存在隨機誤差，所以在測定碘時標準偏差(SD)和相對標準偏差(RSD)都相對較高，準確度和精確度較差。

3 結語

根據數據對比:氧化還原滴定法操作較復雜, 相對標準偏差較大，分析時間較長，已無法滿足快速測定的要求；ICP-OES法直接分析,采用標準加入法可消除測定I-時精鹽水基體效應的干擾，加標回收率可以滿足儀器分析的要求，ICP-OES法雖儀器投資巨大, 但較為靈活簡便, 適用性很強, 無復雜的預處理操作。

表3 氧化還原滴定法測定碘含量結果分析Table 3 Analysis of iodine content measured by redox titration

如果結合二次精制鹽水中其他金屬離子同時測定, 可以充分發揮現有光譜儀器的優勢, 準確度較高(但要求光譜儀器具有良好的真空紫外分析性能)。

二次精制鹽水中碘的分析方法除上述2種外,還有不少學者研究并改進了分光光度法所采用的顯色體系, 以提高靈敏度, 改善分析速度;對于ICP-OES分析方法, 有學者研究加入適當的氧化劑, 將I-氧化為I2后, 可以提高碘的原子化傳輸效率, 進而提高分析靈敏度, 大大降低檢出限。根據靈敏度和選擇性以及分析速度方面的要求, 今后還會探索出更多、更好的新方法, 并能使其更好地服務于生產要求。

[1] 羅蓮英，朱文慶.鄰-聯甲苯胺分光光度法測定氫氧化鈉中的氯酸鈉[J].氯堿工業，2012,48(11):35-36.

[2] 鐘遠，孫柏，李海軍，等.高含量氯化銣ICP-OES法分析測定[J].光譜學與光譜分析，2015,35(1):223-228.

[編輯：費紅麗]

Study on the determination of trace iodine ion in brine

TENGQijun

(Xinjiang Tianye(Group) Tianchen Chemical Idustry Co., Ltd., Shihezi 832000, China)

brine quality; analysis and test; redox titration; ICP-OES; iodine

Different determination methods of iodine in secondary brine system for electrolytic production of ion-exchange membrane caustic soda are introduced. Redox titration and ICP-OES direct analysis were compared emphatically. The experimental data show that the ICP-OES direct analysis method has high accuracy and high precision.

滕奇君(1988—)，男，助理工程師，2010年畢業于新疆農業大學化工學院，現于新疆天業(集團)天辰化工有限責任公司質量部工作，研究化工儀器分析與化工生產質量分析方法的改進。

2017-06-24

TQ014

B

1008-133X(2017)06-0036-03