水處理劑聚丙烯酰胺中氯化物的快速測定

薛曉虎

（山西省化工研究所（有限公司），山西 太原 030006）

聚丙烯酰胺作為一種有機合成水處理絮凝劑已在工業廢水、生活用水、煤礦洗選用水及礦井出水處理中得到了廣泛應用。聚丙烯酰胺是一類重要的線性水溶性高分子聚合物，具有良好的絮凝、吸附、增稠、降阻及分散等性能，而且有絮凝速度快、受酸堿度和溫度影響小、污泥量小、用量少等優點[1-2]。按離子特性可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型4種類型。能以任意比例溶于水，相對分子質量大小對于溶解度影響不大，溶液均勻透明，不溶于大多數有機溶劑。在水處理中的主要作用為，改善水質，提高絮體強度和沉降速度，減少絮凝劑用量防止循環冷卻系統腐蝕和結垢，可根據水質進行選擇使用，在有些地方與無機水處理劑聚合氯化鋁配合使用效果更好。

現實施的標準GB/T 17514—2017 水處理劑陰離子型和非離子型聚丙烯酰胺中所規定的氯化物檢測方法采用將樣品碳化后800 ℃灼燒2 h，然后定容稀釋進行比色測定[3]。在實際操作中發現大量的聚丙烯酰胺質量參差不齊，相對分子質量與標稱的相對分子質量存在嚴重差別，尤其是氯化物嚴重超標，檢測時樣品經碳化處理后，能看見明顯的白色晶體，比色測定時需要大量稀釋才能進行測定，這樣就容易造成誤差。經多次實驗驗證可能添加了其他無機氯化物，使用現行標準已無法準確判斷產品中的氯化物含量。通過篩選確定采用直接溶樣利用硝酸汞標液直接滴定，此方法快速準確易于觀察且能夠準確判斷產品中氯化物含量，進而對判斷產品質量具有一定實用價值。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

電子天平（萬分之一）；磁力攪拌器；250 mL 容量瓶；移液管；10 mL 微量滴定管；50 mL 比色管。

0.02mol/mL 硝酸汞標液；溴酚藍指示液；二苯偶氮碳酰肼指示液；硝酸溶液（1+4）；0.02 mol/mL 硝酸銀標準溶液；5%鉻酸鉀溶液；基準氯化鈉；聚丙烯酰胺樣品，由山西汾西礦業集團提供；氯化鈉標準溶液，c（NaCl）=0.100 0 mol/L。

1.2 實驗方法

準確稱取0.05 g（精確至0.1 mg）樣品于250 mL容量瓶，加水150 mL 在40 ℃下攪拌至溶解，滴加3 d溴酚藍指示液，用硝酸溶液（1+4）調至黃色并過量2 滴，加二苯偶氮碳酰肼指示液1 mL，然后用0.02 mol/L的硝酸汞標液進行滴定，當滴至紫紅色時繼續攪拌30 s 不褪色為終點。同時作空白實驗。

氯化物質量分數計算公式如式（1）：

式中：w 為樣品中氯化物含量；V 為滴定樣品消耗硝酸汞標液體積，mL；V0為滴定空白實驗消耗硝酸汞標液體積，mL；c 為硝酸汞標液濃度，mol/L；m 為樣品質量，g；35.45 為氯的摩爾質量的數值。

2 結果與討論

2.1 測定方法的選擇

聚丙烯酰胺水溶解后黏度較大，不易攪拌均勻且溶解速度較慢，通過實驗比較選擇稱取0.05 g 左右樣品，加水150 mL 在40 ℃下電磁攪拌溶解，用硝酸汞標準溶液滴定，終點顏色變化明顯，結果準確性高。如果加大稱樣量至0.08～0.10 g，樣品溶解后黏度較大，不易攪拌均勻，終點不好判斷，容易造成結果偏高。同樣條件下采用硝酸銀標液滴定，與鉻酸鉀作指示劑進行測定，發現滴定中不易攪拌均勻，包裹現象嚴重，不易分散，終點不易判斷，結果誤差較大。原因在于汞量法采用的是配位滴定法在酸性條件下pH＝3.0～3.5，指示劑變色范圍較窄[4]；而銀量法系沉淀滴定法，溶液在中性或弱堿性條件下pH＝6.5～10.5，指示劑變色范圍較寬，而且形成沉淀容易被黏度較大的溶液包裹，終點不易觀察，容易造成誤差。另外，汞量法能測定氯離子質量濃度在0～100 mg/L，銀量法可測氯離子質量濃度范圍10～100 mg/L 低于汞量法[5]。從表1 所測數據可看出汞量法測量精密度明顯優于銀量法，而且汞量法測量結果誤差小，精密度高，故選用汞量法來進行測定。

表1 不同方法測量數據比較

2.2 兩種測定方法結果比較

采用汞量法與國標GB/T17514—2017 中比色法在測定氯化物不同含量存在明顯差異。采用汞量法對樣品1 測量7 次RSD（n=7）＝1.37%，對樣品2 同樣測量7 次RSD（n=7）＝0.32%小于0.5%精密度高。說明使用硝酸汞滴定法終點顏色變化明顯，容易判斷，精密度高。而使用國標比色法，對樣品1 測量7 次RSD（n=7）＝6.21%，對樣品2 同樣測量7 次RSD（n=7）＝5.44%精密度均大于5%精密度較大。說明氯化物含量較低時濁度不明顯不易判斷，氯化物含量過高時比色液顏色混濁也不好判斷，人為因素較多，容易造成極大偏差。相比較采用汞量法測量結果精密度高更可靠，具有明顯優勢。測定數據見表2 和表3。

表2 采用硝酸汞標液滴定法測定結果

2.3 方法回收率

采用樣品1 按“2.1”中采用硝酸汞標液滴定法稱取0.05 g 樣品測定，加標采用同樣的測定方法溶解后加入0.1 mg/mL 的氯化物標液0.5、1、2 mL 分別攪勻后采用硝酸汞標液滴定，計算加標回收率，回收率98.0%。同樣方法對樣品2 進行加標回收測量，回收率99.5%，說明此方法準確可靠，具有一定可信度。數據見表4。

表4 加標回收率實驗

2.4 汞量法的不足之處

采用汞量法分析完樣品廢液要集中處理，不然含汞廢液會造成污染。可采用在堿性介質中，用過量的硫化鈉沉淀汞，用過氧化氫氧化過量的硫化物，防止汞以多硫化物的形式溶解。

3 結論

本實驗通過采用樣品用水溶解后采用汞量法用硝酸汞標液滴定法直接測定聚丙烯酰胺中氯化物含量終點顏色變化明顯易于判斷，測量快速，結果準確，相比較現行標準GB/T 17514—2017 中的比色法（濁度不易觀察，步驟繁雜，結果誤差大）具有一定優勢，可做為水處理劑聚丙烯酰胺中氯化物檢測方法采用。