提高測定鈦白粉中二氧化鈦含量準(zhǔn)確度的方法研究

馮向琴,唐國盼,陶香君

(1.攀枝花學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院,四川攀枝花 617000; 2.西南財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)學(xué)院,四川成都 611130)

提高測定鈦白粉中二氧化鈦含量準(zhǔn)確度的方法研究

馮向琴1,唐國盼1,陶香君2

(1.攀枝花學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院,四川攀枝花 617000; 2.西南財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)學(xué)院,四川成都 611130)

通過二氧化鈦顏料GB/T 1706-2006國標(biāo)中鋁還原-硫酸鐵銨滴定法,對鈦白粉中二氧化鈦含量的多次分析,發(fā)現(xiàn)采用國標(biāo)方法測定鈦白粉中二氧化鈦含量的準(zhǔn)確度不高,通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了提高鈦白粉中二氧化鈦含量分析準(zhǔn)確度的方法。

提高;鈦白;二氧化鈦;分析;準(zhǔn)確度

1 引言

二氧化鈦(鈦白粉)是一種優(yōu)良的白色顏料,廣泛應(yīng)用于陶瓷、搪瓷、造紙、焊接、日用化工等多種工業(yè)領(lǐng)域,對其純度的要求不盡相同,作為陶瓷、搪瓷釉料中的乳濁劑和用作陶瓷顏料中的著色劑,對鈦白粉的純度要求較高,TiO2含量應(yīng)達(dá)98%以上;如果含量偏低,將會影響釉面的乳濁效果及顏料的著色能力,因而精確測定二氧化鈦含量是區(qū)分鈦白粉質(zhì)量好壞和用途的重要手段,現(xiàn)行GB/ T 1706-2006國標(biāo)[1]對鈦白粉中二氧化鈦的分析,是采用“鋁還原-硫酸鐵銨滴定法”。在實(shí)際分析操作中發(fā)現(xiàn),按該國標(biāo)方法進(jìn)行操作偶爾產(chǎn)生較大的誤差。其影響環(huán)節(jié)有稱樣與移樣環(huán)節(jié)、溶樣環(huán)節(jié)、鋁還原環(huán)節(jié)、滴定環(huán)節(jié)以及滴定速度、蓋式漏斗的密封性等因素會產(chǎn)生較大的誤差,影響分析結(jié)果。所以研究和提高現(xiàn)有國標(biāo)分析方法的準(zhǔn)確度是非常重要的。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)、分析總結(jié),提出了測定鈦白粉中二氧化鈦含量準(zhǔn)確度的有效方法。

2 提高測定鈦白粉中二氧化鈦含量準(zhǔn)確度的方法

2.1 稱樣及轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)

此環(huán)節(jié)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響較大,國標(biāo)中只告訴稱取190 mg～210 mg試樣,并沒有涉及稱樣手段,如果按化驗(yàn)人員常規(guī)的方法稱取和轉(zhuǎn)移樣品,常常會造成樣品的損失,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低。

稱樣及轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)提高準(zhǔn)確度的方法:采用稱量紙75 mm×75 mm稱取150 mg的樣品,樣品盡量集中于稱量紙對角線處,將樣品較近的一端放入500 m L錐形瓶中,盡量抖盡樣品,再用干燥潔凈的毛刷刷放樣區(qū)域的稱量紙,將刷過的毛刷在錐形瓶瓶口輕輕敲擊幾下,用洗瓶沖洗稱量紙,并用濕毛刷反復(fù)(約2～3次)刷放置樣品的稱量紙?zhí)?再用水瓶沖洗毛刷于錐形瓶中。因此,一般要準(zhǔn)備2支毛刷,一支干用,一支濕用。

2.2 溶樣環(huán)節(jié)

根據(jù)國標(biāo)方法,將試樣置于電熱板上加熱直至溶解完全,但并沒有說明溶樣的操作手段以及溶樣的程度。若樣品溶解不徹底,會影響分析的準(zhǔn)確度,造成測定結(jié)果偏低。溶樣時(shí),若硫酸冒煙的時(shí)間不夠,將會使結(jié)果偏低影響準(zhǔn)確度。

溶樣環(huán)節(jié)提高準(zhǔn)確度的方法:將錐形瓶置于電爐盤上面,先低溫加熱約2 min,再升溫到電爐盤溫度約400℃～500℃(最好采用原始的電阻絲電爐,不能用石墨電爐,達(dá)不到需要的溫度),加熱到硫酸冒煙直至白色煙霧到達(dá)錐形瓶瓶口,此時(shí)整個(gè)瓶體為透明狀,取下冷卻。

2.3 鋁還原環(huán)節(jié)

目前國標(biāo)GB/T 1706-2006及相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的方法都是加入鋁片的同時(shí)就加蓋蓋氏漏斗,實(shí)際操作發(fā)現(xiàn),在鋁片沒有反應(yīng)到接近完全的時(shí)候就加蓋蓋氏漏斗會嚴(yán)重影響測定結(jié)果,若加蓋時(shí)間太晚,二氧化鈦被氧化結(jié)果偏低,影響準(zhǔn)確度。同時(shí),鋁片的大小、質(zhì)量、加入鋁片之前待測液的溫度對還原的速度和效果都有一定的影響。如果鋁片反應(yīng)不完全會導(dǎo)致結(jié)果有偏差,可能是四價(jià)鈦沒能全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鈦造成結(jié)果偏低;也可能是鋁與高價(jià)鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng),影響準(zhǔn)確度,且碳酸氫鈉的加入量也不宜太多,若加入量過多,易發(fā)生噴濺。

鋁還原環(huán)節(jié)提高準(zhǔn)確度的方法:先將待測溶液加熱至沸騰,加入預(yù)先準(zhǔn)備好的鋁片(將大約5 cm×8 cm大的鋁片沿長邊對折成約1.5 cm的長條形,用剪刀剪成段狀),逐漸一片片放入待測溶液中,待瓶內(nèi)鋁片95%以上反應(yīng)完(即出現(xiàn)亮片時(shí))立即用液封裝置進(jìn)行液封(此時(shí)裝置中的液體大約占裝置體積的1/3左右),同時(shí)將電爐調(diào)至低溫加熱,直至顏色呈紫紅色且溶液是澄清透明狀,取下冷卻。先不急于補(bǔ)加飽和碳酸氫鈉液體,但要確保蓋氏漏斗中還有飽和碳酸氫鈉液體,待瓶內(nèi)液體平靜,隨時(shí)補(bǔ)加飽和碳酸氫鈉液體(控制好加入Na HCO3的量),蓋氏漏斗中的液體不能漏空。整個(gè)環(huán)節(jié)要掌握好蓋式漏斗的加蓋時(shí)間。采用液封裝置(專利號:ZL 2013 2 0608206.3)結(jié)果更為理想。

2.4 滴定環(huán)節(jié)

滴定環(huán)節(jié)提高準(zhǔn)確度的方法:鋁片還原后的樣品只要手能抓取的溫度就進(jìn)行滴定,硫氰酸銨取5 ml,滴定時(shí)先快速流下滴定標(biāo)液,接近終點(diǎn)時(shí)再逐滴加入。

3 實(shí)驗(yàn)及討論

3.1 鋁簿空白實(shí)驗(yàn)

為了考查鋁片加入量對測定結(jié)果準(zhǔn)確度的影響,做了空白實(shí)驗(yàn),結(jié)果見表1。

從表1可知鋁片量2 g和2.5 g所測定的空白值基本一致,所產(chǎn)生的少量差異是因?yàn)榱蚯杷徜@與過量的Fe3+形成硫氰化鐵(血紅色)有一個(gè)靈敏度所致,屬于正常的滴定操作誤差,因此只要此操作控制好了,是不會考慮鋁片的空白值對測定結(jié)果的影響的。

3.2 轉(zhuǎn)移試樣、鋁片的加入量以及溶樣環(huán)節(jié)停止加熱時(shí)機(jī)的實(shí)驗(yàn)

通過查閱資料可知[1],轉(zhuǎn)移試樣、鋁片的加入量對TiO2準(zhǔn)確度的測定影響較大,故為了找到降低其影響的方法做了以下幾組實(shí)驗(yàn)(見表2),結(jié)果按(1)式計(jì)算

式中:V—硫酸鐵銨消耗體積,ml;

ρ—硫酸鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L;

M—二氧化鈦的摩爾質(zhì)量,g/mol;

m—二氧化鈦樣品質(zhì)量,g。

表1 空白實(shí)驗(yàn)

表2 TiO2準(zhǔn)確度影響因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知,試樣鈦白粉的測定值與分析純很接近;轉(zhuǎn)移試樣時(shí)用干濕毛刷可以大大提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度;溶樣環(huán)節(jié)注意觀察三角瓶瓶體的變化,在硫酸冒煙一直到瓶體出現(xiàn)透明時(shí)再停止加熱為最佳時(shí)機(jī),加入鋁片的量控制在2.000 g～2.500 g范圍比較好。

3.3 蓋氏漏斗和自制液封裝置對照實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)有國標(biāo)GB/T 1706-2006在滴定環(huán)節(jié)所涉及的液封裝置——蓋氏漏斗在使用過程中發(fā)現(xiàn),偶爾有密封不理想的現(xiàn)象,其可能存在原因有:(1)橡膠塞與蓋氏漏斗的頸的直徑本身不匹配。(2)橡膠塞老化與三角瓶密封不嚴(yán)。針對這一問題,自制了一種液封裝置實(shí)用新型專利(專利號:ZL 2013 20608206.3)。通過采用國標(biāo)方法中的蓋氏漏斗和自制液封裝置進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn),所得結(jié)果見表3。

表3 液封裝置對照實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:自制液封裝置實(shí)驗(yàn)結(jié)果與蓋氏漏斗的數(shù)據(jù)相差不大。但采用自制液封裝置所得結(jié)果極差更小,精密度更高。因此采用自制液封裝置能大大提高操作的穩(wěn)定性。

4 總結(jié)

綜上所述,提高測定鈦白粉中二氧化鈦準(zhǔn)確度應(yīng)從稱樣及移樣環(huán)節(jié)、溶樣環(huán)節(jié)、鋁還原環(huán)節(jié)、滴定環(huán)節(jié)及滴定速度、蓋式漏斗的密封性等幾個(gè)方面著手。其中稱樣及移樣環(huán)

節(jié)、鋁還原環(huán)節(jié)影響最大,蓋式漏斗密封性不好也會帶來較大的偶然誤差,這幾方面是分析操作中需要十分注意的。這些影響因素除稱量轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)外,其它幾個(gè)方面對于高含量二氧化鈦樣品(如高鈦渣、鈦精礦、鈦鐵合金等)中鈦的測定也可以采納。在實(shí)際分析工作中,按上述改進(jìn)方法進(jìn)行,可以提高分析的準(zhǔn)確度。

[1] GB/T 1706-2006.二氧化鈦顏料[S].2006

The Research of Method to Improve the Accuracy of Determination of Titanium Dioxide Content in Titanium Dioxide

FENG Xiang-qing1,TANG Guo-pan1,Tao Xiang-jun2

(1.Faculty of Resource and Panzhihua University,Panzhihua 617000,Sichuan,China; 2.School of Mathematics and Economics,Southwestern University of Finance and Economics,Chengdu 611130,Sichuan,China)

By titanium dioxide pigment GB/T 1706-2006 national standard method of aluminum foil reduction-ferric ammonium sulfate method and repeated analysis of the content of titanium dioxide in titanium white,it is found that the accuracy of titanium dioxide content in titanium white is not high by the national standard method of determination.It is summarized through the experiment a method to improve the analysis accuracy of titanium dioxide content in titanium white.This article mainly expounds the method to improve the accuracy of determination of titanium dioxide content in titanium dioxide.

improve,titanium dioxide,analysis,accuracy

TF801.3

A

馮向琴,副教授,主要從事高校冶金、化學(xué)檢驗(yàn)等教學(xué)和實(shí)踐工作。

1001-5108(2016)05-0066-06