硫酸鋇濁度法測(cè)定電子級(jí)氫氟酸中硫酸根的條件研究

2016-08-02 07:29:35王建萍王小利

河南化工 2016年5期

關(guān)鍵詞：硫酸根酸度微量

王建萍，王小利

(多氟多化工股份有限公司，河南焦作　454191)

?分析測(cè)試?

硫酸鋇濁度法測(cè)定電子級(jí)氫氟酸中硫酸根的條件研究

王建萍，王小利

(多氟多化工股份有限公司，河南焦作454191)

摘要：電子級(jí)氫氟酸經(jīng)水浴揮發(fā)后，殘留很少量硫酸、硫酸鹽等難揮發(fā)的成分，其中微量的硫酸根與氯化鋇形成比較穩(wěn)定的硫酸鋇懸濁液，在紫外分光光度計(jì)420 nm波長(zhǎng)測(cè)其濁度，通過(guò)工作曲線計(jì)算出硫酸根的含量。低于100 mg/L硫酸根的吸光度、靈敏度和準(zhǔn)確度很低，無(wú)法建立工作曲線。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件，增加低含量的硫酸根形成硫酸鋇濁度，提高靈敏度和穩(wěn)定性，建立相對(duì)應(yīng)線性工作曲線。研究結(jié)果表明，該方法能檢測(cè)低含量的硫酸根，且工作曲線相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99以上，方法下限0.4 mg/L相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%，回收率在95%～105%。

關(guān)鍵詞：電子級(jí)氫氟酸；硫酸根；微量；酸度；吸光度；工作曲線

隨著電子級(jí)氫氟酸市場(chǎng)生產(chǎn)及需求的大力發(fā)展，對(duì)于硫酸根指標(biāo)快速準(zhǔn)確分析的必要性越來(lái)越重要。而離子色譜法檢測(cè)硫酸根方法出現(xiàn)分析效率低、成本高，且對(duì)樣品特性限制多等問(wèn)題。通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究，采用硫酸鋇比濁法檢測(cè)電子級(jí)氫氟酸中硫酸根是對(duì)離子色譜法的有效補(bǔ)充，能更好地快速指導(dǎo)生產(chǎn)，對(duì)保證電子級(jí)氫氟酸產(chǎn)品質(zhì)量提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)方法

試樣在水浴上蒸發(fā)至干，除去低沸點(diǎn)HF 、H2SiF6等，將殘?jiān)苡邴}酸，在鹽酸介質(zhì)中，鋇離子與硫酸根生成難溶的硫酸鋇。在一定時(shí)間內(nèi)硫酸鋇懸浮于溶液中，于分光光度計(jì)波長(zhǎng)420 nm處測(cè)量其吸光度，從而計(jì)算硫酸根的含量。

1.2儀器及試劑

1.2.1儀器

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)： TU 1810 PC型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司，配有5 cm比色皿；鉑皿：容積約100 mL。

1.2.2試劑

鹽酸：3 mol/L，優(yōu)級(jí)純，北京化工廠(硫酸根≤0.000 1%)。甘油：1+4優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司(硫酸根≤0.000 3%)。氫氧化鈉(100 g/L)：優(yōu)級(jí)純；氯化鋇(100 g/L)：分析純，用時(shí)現(xiàn)配。對(duì)硝基苯酚指示劑(1 g/L)：分析純，中國(guó)湘中地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所。硫酸根標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液(1.000 g/L)。稱取0.907 5 g硫酸鉀(優(yōu)級(jí)純)，預(yù)先放置在105～110 ℃烘干2 h并置于干燥器中冷卻至室溫，置于250 mL燒杯中，以水溶解后，轉(zhuǎn)移入500 mL容量瓶中，以水稀釋至刻度搖勻，即為1.000 g/L SO42-標(biāo)準(zhǔn)溶液。硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.010 g/L)：用移液管移取5.00 mL硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液(1.000 g/L)，放入500 mL容量瓶中，定容搖勻，即為0.010 g/L SO42-標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3分析步驟

1.3.1工作曲線的繪制

在一系列50 mL容量瓶中，分別加入2.00、6.00、10.00、14.00、18.00 mL硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.010 g/L)，加水至約20 mL，加1滴對(duì)硝基苯酚，用氫氧化鈉溶液(100 g/L)調(diào)至溶液呈黃色，再用3 mol/L鹽酸調(diào)至溶液呈無(wú)色，加入1∶4甘油 5 mL、100 g/L氯化鋇2 mL，定容搖勻，20 min后于420 nm波長(zhǎng)處，使用5 cm比色皿，以水調(diào)零，測(cè)定每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。

從每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度中減去試劑空白溶液的吸光度，以硫酸根的質(zhì)量(mg)為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。

1.3.2測(cè)定基本步驟

在洗凈的鉑金皿中準(zhǔn)確稱取50 g電子級(jí)氫氟酸，置于100 ℃水浴鍋上蒸干，用約20 mL水沖洗皿壁后再蒸干(重復(fù)2～3次)，然后向鉑金皿中加2 ～4滴3 mol/L鹽酸，加少量水，在電爐上加熱微沸至清，取下冷卻后轉(zhuǎn)移入50 mL容量瓶。加1滴對(duì)硝基苯酚，用氫氧化鈉溶液(100 g/L)調(diào)至溶液呈黃色，再用3 mol/L鹽酸調(diào)至溶液呈無(wú)色，以下分析步驟與1.3.1的操作相同。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

在一系列50mL容量瓶中，分別加入不同量的硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液，依次改變檢測(cè)條件進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)，考察硫酸根加入量與溶液吸光度的變化關(guān)系，從而確定最優(yōu)檢測(cè)條件。具體內(nèi)容如下。

2.1酸度對(duì)懸濁液吸光度的影響

改變加入鹽酸濃度和體積，考察懸濁液吸光度變化，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　酸度對(duì)懸濁液吸光度的影響

圖1～4為表1中4個(gè)條件下,以硫酸根加入量(mg)為橫坐標(biāo)，硫酸鋇濁度(吸光度Abs)為縱坐標(biāo)，繪制的兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系趨勢(shì)圖：

圖1　加6 mol/L鹽酸2 mL的吸光度和加入量的關(guān)系圖

圖2　加3 mol/L鹽酸1 mL的吸光度和加入量的關(guān)系圖

圖3　加3 mol/L鹽酸0.5 mL的吸光度和加入量的關(guān)系圖

圖4　不加鹽酸的吸光度和加入量的關(guān)系圖

從表1和圖1～3可以看出，由于硫酸鋇在酸性環(huán)境中的溶解度隨著酸度增大而變大，所以造成硫酸根加入量和吸光度不能形成對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系。在硫酸鋇加入量(也就是硫酸根加入量)越低的情況下，硫酸鋇溶解影響越大；隨著硫酸根加入量越來(lái)越高，硫酸鋇在酸性條件下的溶解影響則越來(lái)越小。

從表1和圖4可以看出，在中性條件下，含量低的硫酸根產(chǎn)生的硫酸鋇沉淀溶解度很小，其質(zhì)量和吸光度能形成對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系(相關(guān)系數(shù)0.999)，且中性條件下檢測(cè)到的靈敏度最高。故0.000 4～0.002 g/L含量的硫酸根檢測(cè)分析時(shí)，pH值最佳條件為中性。

2.2甘油加入量對(duì)懸濁液吸光度的影響

改變甘油加入體積，考察硫酸根加入量與懸濁液吸光度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　甘油加入量對(duì)懸濁液吸光度的影響

從表2可以看出：隨甘油加入體積不同，相同加入量硫酸根產(chǎn)生的硫酸鋇沉淀對(duì)應(yīng)的吸光度變化很小，當(dāng)甘油加入量增加到4 mL以上時(shí)，溶液吸光度基本穩(wěn)定；當(dāng)甘油加入量為3 mL時(shí)，溶液吸光度測(cè)定的穩(wěn)定性較差，所以依據(jù)試劑用量合理及分析穩(wěn)定性，建議甘油加入量為5 mL。

2.3氯化鋇溶液加入量對(duì)吸光度的影響

改變氯化鋇溶液加入量，考察硫酸根加入量與溶液吸光度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3　氯化鋇溶液加入量對(duì)懸濁液吸光度的影響

從表3可以看出，當(dāng)加入氯化鋇溶液為1 mL時(shí)，由于不能完全沉淀硫酸根離子，造成吸光度偏低；當(dāng)加入氯化鋇溶液量≥2 mL時(shí)，硫酸根離子可以完全被沉淀出，溶液的吸光度基本無(wú)變化，所以依據(jù)試劑用量合理及分析穩(wěn)定性，建議氯化鋇溶液加入量為3 mL。

2.4平行實(shí)驗(yàn)

按照上述確定的檢測(cè)方法，進(jìn)行硫酸根檢測(cè)標(biāo)

準(zhǔn)曲線的繪制，共進(jìn)行兩次平行實(shí)驗(yàn)，取實(shí)驗(yàn)平均結(jié)果繪制工作曲線，結(jié)果如表4和圖5所示。