分光光度法测定饱和盐水中微量杂质
摘要：盐水质量是离子膜电解槽正常生产的关键要素之一，它不仅影响离子膜的使用寿命，而且也影响到离子膜的使用性能。盐水中的多种杂质离子，对电解槽有极大的副作用。该试验详细描述了用分光光度计测定饱和盐水中的微量铝、硅、铁、碘等杂质的分析方法，利用该方法对饱和盐水进行测定，证明该检测方法简便、快速、实用，能够满足生产需要。
关键词：分光光度法；饱和盐水；检测；杂质
离子膜电解法制烧碱工艺对盐水质量要求远高于隔膜法和水银法电解的要求，盐水质量是离子膜电解槽正常生产的关键要素之一，它不仅影响离子膜的使用寿命，而且也影响到离子膜的使用性能。盐水中的多种杂质离子，对电解槽有极大的副作用，如果盐水中长期含有铝、硅时，或采用酸性盐水，则铝溶解成胶状铝，再同SiO2在酸性的阳极液中生成硅酸沉淀，沉积在离子膜中，可使电流效率下降到90％ ～93％ ；盐水中的碘在阳极液中成为IO3，再氧化成为高碘酸二氢三钠(Na3 H2IO6)，它在碱性条件下沉积在膜中会使电流效率下降到80％-85％ ；而盐水中的铁若不加控制，经过各个工序的积累后，会使离子膜烧碱中铁含量超标，造成产品质量下降。盐水中的杂质来源主要有两个：一是原盐(NaC1)中含有不利于电解过程的杂质，如钙、镁、铁、硫酸-
盐和重金属离子，虽经化学精制但总有一定量的杂质离子存在。二是在盐水精制时，所使用的化学物料也会带人杂质。如用BaC12除s 一给盐水带进钡；一次盐水用的砂滤器给盐水带人SiO2。因此要确保上槽盐水的质量，必须从源头上控制饱和盐水的质量。本文主要讨论饱和盐水中微量Al 、Si(IV)、Fe 、I杂质离子含量的测定。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
HACH DR4000分光光度计(美国进口)及光程为2.5cm 的配套吸收池。
标准溶液：ρ(A1)：5.0mg／L；ρ[Si(IV)]=1000mg／L；ρ(Fe )=10.0mg／L；ρ(I)=10.0mg／L。
显色剂：羊毛络花青R，美国进口；Si“1”试剂，
美国进口；邻菲罗啉，10g／L；淀粉，5g／L。
高纯盐水，300g／L 的NaC1溶液；HNO1，1.0 mol／L；NaOH ，1.0mol／L；H2S04，0.01mol／I ，5mol／L，EDTA，0.01mol／L；抗坏血酸，10g／L溶液及固体粉末；醋酸钠，5g／L；柠檬酸，分析纯，固体粉末；盐酸羟胺，10g／L；次氯酸钠溶液，有效氯含量为10％ ；浓盐酸，分析纯；溴水，分析纯；醋酸胺，5g／L； 甲酸钠，5g／L；KI溶液，10g／L。
实验中所用容量瓶为经校准的各种规格的容量瓶，水为二次蒸馏水。 3+-3+3+3+-
1.2 实验步骤
1.2.1 饱和盐水中微量Al 的测定
(1)标准曲线的制作
准确移取0，0.2，0.4，0.6，1.0，1.4mL铝标准
溶液于6只50mL容量瓶中，分别加入pH 为3.0～3.5 的高纯盐水(用HNO3或NaOH 调节pH)25mL。1mL 0.0lmol／LH2S04，1mL 抗坏血酸和10mL醋酸钠溶液，摇匀，再加入2mL羊毛络花青R，振荡并立即用二次蒸馏水稀释至刻度，静置5min，以试剂空白为参比，在波长535nm处，测定标准溶液的吸光度。以吸光度为纵坐标，以盐水中铝的浓度为横坐标，绘制标准曲线。
(2)样品分析
在2个50mL容量瓶中，分别移取25mL pH 为3.0～3.5的盐水样品(样品为碱性，用HNO3 调节pH)，加0.01mol／L H2SO4 1mL，其中之一加EDTA0.25mL 以络合铝，再分别加入1mL抗坏血酸和10mL醋酸钠溶液，2mL羊毛络花青R，振荡后，用二次蒸馏水稀释至刻度，静置5min，以加入EDTA的溶液做空白，测定不加EDTA的盐水样品的吸光度为A1。
(3)计算
盐水样品中微量Al 的含量为：C1= Xl
式中：C1— — 盐水样品中微量Al 的浓度，mg／L ；
X1— — 标准曲线上纵坐标为A1时所对应的Al 的浓度
值，mg／L。 3+3+3+
1.2.2 饱和盐水中微量Si(IV)的测定
(1)标准曲线的制作
准确移取0，0.1，0.2，0.3，0.5mL硅标液于5只100mL容量瓶中，用高纯盐水稀释至刻度。分别取上述标液各20mL于5只100mL塑料容量瓶中，用二次蒸馏水稀释至刻度。再分别取10mL稀释的溶液，倒人50mL聚乙烯烧杯中，分别加入0.4mL的Si“1”试剂，搅拌10min，加入0.5g柠檬酸，摇2min，再加入0.5g抗坏血酸，静置5min。以试剂空白做参比，在波长810nm 处，测定标准溶液的吸光度。以吸光度为纵坐标，以盐水中硅的浓度为横坐标，绘制标准曲线。
(2)样品分析
将20mL盐水样品倒人100mL塑料容量瓶中，用二次蒸馏水稀释至刻度，取10mL稀释后的溶液及10mL二次蒸馏水分别倒人2只50mL聚乙烯杯中，同做标准曲线一样，加入各种试剂，重复上述操作，以试剂空白为参比，测定稀释后盐水样品的吸光度为A2。
(3)计算
盐水样品中微量Si(IV)的含量为：C2=X2
式中：C2— — 盐水样品中微量Si(IV)的浓度，mg／L；
X2—---标准曲线上纵坐标为A2时所对应的Si(IV)的浓度
值，mg／L。
1.2.3 饱和盐水中微量Fe 的测定
(1)标准曲线的制作 3+
准确移取0，1.5，3.0，4.5，6.0mL铁标准溶液于5只100mL容量瓶中，分别加入50ml 高纯盐水，1mL盐酸羟胺和10mL醋酸钠，摇匀。再向其中分别加入10mL邻菲罗啉，然后用二次蒸馏水稀 释至刻度，摇匀，静置10min。以试剂空白做参比，在波长510nm 处，测定标准溶液的吸光度。以吸光度为纵坐标，以盐水中铁的浓度为横坐标，绘制标准曲线。
(2)样品分析
在两个100mL烧杯中，分别移人50mL盐水样品及50mL二次蒸馏水后，各加入5mL 次氯酸钠溶液和3mL浓盐酸。盖上表面皿，在加热平台上加热至沸腾，溶液黄色消失，趁热加lmL盐酸羟胺，冷却，加10mL醋酸钠，用NaOH溶液调pH为3.0～3.5，各加10mL 邻菲罗啉，摇匀后分别转移至100mL容量瓶中，用二次蒸馏水稀释至刻度，静置10min。以试剂空白为参比，测定盐水样品的吸光 度为A3。
(3)计算
盐水样品中微量Fe 的含量为：C3=X3
式中：C3 — — 盐水样品中微量Fe 的浓度，mg／L；
X3— ---标准曲线上纵坐标为A1时所对应的Fe 的浓度
值，mg／L。
1.2.4 饱和盐水中微量I的测定
(1)标准曲线的制作
准确移取0，1.0，2.0，4.0，6.0，10.0ml 碘标液于6只100mL一3+3+
容量瓶中，用高纯盐水稀释至刻度。再分别移取上述溶液各50mL于6只100mL烧杯中，分别加入2mL醋酸胺。逐滴加入溴水，并搅拌，直到显淡黄色为止，静置2min后，逐滴加入约2mL甲酸钠，到淡黄色退去为止，滴加5mol／LH2SO4以调节pH 为2.0～2.5。加入2mL KI溶液，摇匀，1min后，加2mL淀粉指示剂，转移至100mL容量瓶中，用二次蒸馏水稀释至刻度。以试剂空白做参比，在波长575nm 处，测定标准溶液的吸光度。以吸光度为纵坐标，以盐水中碘的浓度为横坐标，绘制标准曲线。
(2)样品分析
用移液管取50mL高纯盐水及50mL盐水样品于100mL烧杯中，同做标准曲线一样，加入各种试剂，重复上述操作，以高纯盐水为参比，测定盐水样品的吸光度为A4 。
(3)计算
盐水样品中微量I的含量为：C4=X4
式中：C4—— 盐水样品中微量I的浓度，mg／L；
X4 — — 标准曲线上纵坐标为 时所对应的I的浓度值，
mg／L。
2 结果与讨论
2.1 饱和盐水中微量杂质的标准曲线
0.719
A 0.28
---
ρ/(mg/l)
图l 饱和盐水中微量AI 的标准曲线
饱和盐水中微量Al 的线性回归方程为A=2.58539+0.0009，相关系数为0.9996，其线性范围为0～0.28mg／L。见图1。
0.744
A 5.0
ρ/(mg/l) 3+
图2
图2 饱和盐水中微量Si(IV)的标准曲线饱和盐水中微量Si(IV)
的线性回归方程为A=0.14919+0.0017，相关系数为0.9999，其线性范围为0～5.00mg／L。见图2。
0.298
A 1.2
ρ/(mg/l) 图3
图3 饱和盐水中微量Fe的标准曲线
饱和盐水中微量Fe 的线性回归方程为A=0.2443ρ，相关系数为3+3+
0.9991，其线性范围为0～1.20mg／L 。见图3。
0.737
A 1.0
ρ/(mg/l) 图4
图4 饱和盐水中微量I的标准曲线
饱和盐水中微量I的线性回归方程为A：0.71999+0.0142，相关系数为0.9991，其线性范围为0～1.0mg／L。见图4。
从上述标准曲线中可以看出，相关系数均大于0.999，说明在饱和盐水中，吸光度与微量的Al 、Si(IV)、Fe 、I具有很好的线性关系。
2.2 回收率实验
用高纯盐水及Al 、Si(IV)、Fe 、I标准溶液各配制成5种不同浓度的标准溶液，按照1.2实验步骤中样品测定方法对其进行测定，计算各杂质离子的回收率。结果见表1。
表l 高纯盐水中不同杂质离子标样的测定结果
一一3+3+-3+3+-
由表1可以看出，用上述方法测定饱和盐水中Al 、Si(IV)、Fe 、I等杂质的含量是可行的，回收率为98％ ～101％ ，该方法准确度高，能够满足生产需要。
2.3 精密度实验
对于同一盐水样品进行5次平行测定，计算平均值和相对标准偏差，饱和盐水样品中Al 、Si(IV)、Fe 、I等杂质含量测定结果的相对标准偏差均小于1％ ，表明该方法的再现性及重复性好，精密度高。
3+3+--3+3+
表2 同一盐水样品中不同杂质精密度实验结果 3 结论 有良好的线性关系。
(1)根据建立的分析方法，饱和盐水中Al 、Si(IV)、Fe 、I、杂质离子含量在各自的测定范围内有良好的线性关系。 (2)该检测方法简便、快捷、成本低，测定结果准可靠。
3+3+-