朱軍偉,米 鵬,魏 鳳,姚 斌,陳 琦,王文強,舒 永,邢文國,馮維春
(1 山東興強化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司,山東 東營 257091;2 青島科技大學山東化工研究院,山東 濟南 250014)
鹽酸羥胺作為一種重要的化工原料,主要用作還原劑與顯像劑,也可用于分析試劑、電化學去極劑和有機合成等,鹽酸羥胺的測定方法主要包括酸堿滴定法[1]、分光光度法[2-9]、化學發(fā)光法(流動注射化學發(fā)光法和共振光衍射法)[10-12]、離子色譜法[13]、苯醌荷移光譜法[14-15]等,主含量的測定主要包括氫氧化鈉酸堿滴定法[1]和高錳酸鉀法[16]。
江西俞元龍?zhí)岢隽怂釅A滴定法測定鹽酸羥胺,鹽酸羥胺與丙酮反應(yīng)釋放出等當量的鹽酸,再用氫氧化鈉標準溶液酸堿滴定,計算鹽酸羥胺含量,該方法由于需要將鹽酸羥胺轉(zhuǎn)化為丙酮肟和鹽酸,需要前處理,轉(zhuǎn)化率不好控制,導致滴定精密度達不到要求;行業(yè)標準(HG/T 3736-2013)和國家標準GB/T6685-2007測定鹽酸羥胺,采用高錳酸鉀氧化還原法測定,雖然不需要前處理,但是該標準存在操作步驟多、數(shù)據(jù)重復(fù)性差等問題,實際鹽酸羥胺主含量測定過程中,對操作條件要求苛刻,無氧條件不好控制。
本文針對行業(yè)標準(HG/T 3736-2013)中鹽酸羥胺主含量的滴定方法,進行了影響因素實驗,總結(jié)了鹽酸羥胺含量測定的主要因素。
鹽酸羥胺與硫酸鐵銨在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng),F(xiàn)e3+還原為Fe2+,用高錳酸鉀標準溶液滴定生成的Fe2+,根據(jù)消耗的高錳酸鉀標準溶液體積反推鹽酸羥胺的含量。
本文結(jié)合實際,歸納出在標準執(zhí)行時應(yīng)注意和把握的幾個關(guān)鍵影響因素:待測樣貯存條件、無氧水的制備、硫酸的加入量、樣品沸騰時間和滴定前的放置時間,以上影響因素對實驗結(jié)果影響較大,有效控制好以上影響因素,有利于最大限度減小滴定誤差,確保鹽酸羥胺含量測定的準確度和精密度。
鹽酸羥胺吸濕性強,穩(wěn)定性較差。因此,若包裝密封性差,樣品易發(fā)生潮解,導致含量測定偏低。因此,需把待測樣品密封、置于陰涼處儲藏。
由于鹽酸羥胺具有還原性,水中氧可能會參與反應(yīng),如水中有氧,可能會導致測定結(jié)果偏低。取同一批次鹽酸羥胺待測品進行對比試驗,考察水中是否含氧對于測定結(jié)果的影響,結(jié)果如表1所示。
表1 水中氧的含量對測定結(jié)果的影響
實驗結(jié)果顯示,采用無氧水測定試樣比采用非無氧水測定試樣,鹽酸羥胺的含量略高0.26%,且與實際鹽酸羥胺含量吻合,因此,應(yīng)采用無氧水進行實驗,并嚴格控制水中氧的含量。
由于硫酸鐵銨在水中溶解比較緩慢,在實驗過程中,加熱促使硫酸鐵銨的溶解,但在加熱過程中,硫酸鐵銨可能會發(fā)生水解,易產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀,影響其濃度。因此,可加入少量硫酸抑制硫酸鐵銨的水解。
本文考察了硫酸的加入量對鹽酸羥胺含量測定的影響。結(jié)果見表2。
表2 硫酸加入量對測定結(jié)果的影響
在制備硫酸鐵銨溶液時,隨著硫酸加入體積變大時,鹽酸羥胺含量結(jié)果會逐漸變大??赡苡捎诋斣嚇尤芤褐兴岫冗^高時,高錳酸鉀氧化氯離子,高錳酸鉀滴定溶液體積偏大,導致鹽酸羥胺含量偏高。因此,由表2可知,在制備硫酸鐵銨溶液時,加入硫酸的最優(yōu)體積比為0.4%,即可抑制硫酸鐵銨的水解。
為了加速鹽酸羥胺與硫酸高鐵銨的反應(yīng),實驗時需將試樣溶液煮沸。表3為考察沸騰時間對測定結(jié)果的影響。
表3 沸騰時間對測定結(jié)果的影響
由表3可知,若沸騰時間不足或沸騰不均勻,會因體系中生成的Fe2+少,消耗的高錳酸鉀標準滴定溶液少,導致鹽酸羥胺含量偏低。如煮沸時間過長,F(xiàn)e2+易氧化,因此,試樣溶液沸騰時間應(yīng)控制在5.5左右,可保證測定結(jié)果的準確性。
在試樣溶液煮沸后,加入2 mL磷酸溶液后,若未立即滴定,放置時間較長會促使氧氣與Fe2+反應(yīng),使含量測定結(jié)果偏低。本文對溶液的放置時間進行了考察,實驗分析結(jié)果如表4所示。
表4 滴定前放置時間對測定結(jié)果的影響
由表4實驗結(jié)果得出:在放置時間在15 min之內(nèi)時,對實驗結(jié)果無影響,實驗結(jié)果偏差在0.1%范圍內(nèi);當放置時間為30 min時,實驗結(jié)果偏差約在0.2%左右,因此滴定前放置時間選擇為15 min較為適宜。
表5 電位滴定與手動滴定結(jié)果比較
由于人為操作存在操作條件的不確定性,本文嘗試采用電位滴定儀滴定鹽酸羥胺含量,可控制滴定條件相對一致,試樣處理同上所述,自動電位滴定儀采用MET模式(等步長滴定);滴定模式:MET;滴定體積:0.01 mL;最小等待時間:0 s;滴定平衡時間:60 s。同時、同樣做空白試驗,滴定結(jié)果如表5所示。
由表5可知,電位滴定法較手動滴定,滴定結(jié)果偏高,更接近鹽酸羥胺理論值,這可能與電位滴定過程中滴定條件相對恒定,無氧環(huán)境控制良好導致,滴定結(jié)果更接近理論值。
(1)鹽酸羥胺含量測定過程中,需特別注意待測樣品的貯存條件、無氧水的質(zhì)量控制、 硫酸高鐵銨溶液中硫酸的加入量、沸騰時間和滴定前放置時間的控制等要點,確保分析數(shù)據(jù)的準確性。
(2)對于標準HG/T 3736-2013,結(jié)合日常的分析檢驗工作,經(jīng)認真研究,仔細推敲。發(fā)現(xiàn)了需著重注意的要素:即硫酸的加入量為體積比0.4%、滴定前放置時間控制在15 min左右,沸騰時間為5~6 min,在標準執(zhí)行時應(yīng)注意和把握好以上操作條件,可最大限度減小誤差。
(3)本文嘗試以電位滴定法對鹽酸羥胺樣品進行分析,實驗表明電位滴定法測定相比于人為手動滴定,滴定結(jié)果準確性更高,結(jié)果更接近理論值。