新型電位滴定法測(cè)定水玻璃模數(shù)

邱化敏，付 帥，王家發(fā)，周 蕓，黃長(zhǎng)榮，李 晶

(1.萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司 中央研究院 分析測(cè)試中心，山東 煙臺(tái) 264006；2.萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司 PC事業(yè)部-綜管HSE部，山東 煙臺(tái) 264006)

水玻璃俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其水溶液俗稱水玻璃[1]。其化學(xué)通式為R2O·nSiO2，式中R2O為堿金屬氧化物，n為二氧化硅與堿金屬氧化物物質(zhì)的量的比值[2]，成為水玻璃的模數(shù)。水玻璃模數(shù)一般在1.5～3.5之間[3]，模數(shù)越大，黏度越大，粘結(jié)力就越大，易于分解和硬化，對(duì)施工質(zhì)量有一定的影響，所以，模數(shù)是水玻璃的一個(gè)重要參數(shù)，建立一種快速精準(zhǔn)的測(cè)定水玻璃的模數(shù)的方法，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)有重要影響[4]。

本文研究了一種新型電位滴定法同時(shí)測(cè)定水玻璃中氧化鈉，二氧化硅以及模數(shù)。該方法簡(jiǎn)單、快速，可以應(yīng)用在產(chǎn)品中控分析中，儀器簡(jiǎn)單，操作方便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在生產(chǎn)中具有很好的實(shí)用性。儀器設(shè)定終點(diǎn)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，節(jié)省了大量人力物力。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

0.5 mol/L 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液 (HG/T 3696.1 無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品分析用標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備)；

1.0 mol/L 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(HG/T 3696.1 無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品分析用標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備)；

純水(GB/T 6682-1992 分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法)；

氟化鈉，麥克林公司；

pH電極校正液(pH值=4.0，pH值=7.0)，瑞士萬(wàn)通公司。

1.2 主要儀器

萬(wàn)通905自動(dòng)電位滴定儀；萬(wàn)通水相玻璃復(fù)合電極；梅特勒電子天平(精確至0.1 mg)。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 電極校正

樣品開(kāi)始測(cè)定之前，需用已知pH值的標(biāo)準(zhǔn)溶液校正水相玻璃復(fù)合電極，校正斜率達(dá)到99.5%～100.5%合格，可以使用。

1.3.2 氧化鈉的測(cè)定

①稱取1 g左右樣品(精確至0.1 mg)于燒杯中，加入100 mL純水磁力攪拌溶解。

②樣品溶解后，用0.5 mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定pH值=4.4，記錄停止體積V1。

③保留此次滴定體系A(chǔ)。

④計(jì)算方法

X：氧化鈉百分含量，以%計(jì)；

V1：滴定停止時(shí)消耗滴定劑的體積，mL；

cHCl：滴定劑的實(shí)際濃度，mol/L；

m ：樣品的質(zhì)量，g；

3.1計(jì)算系數(shù)。

⑤取平行測(cè)定結(jié)果的算數(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果，兩次平行結(jié)果的絕對(duì)差值不大于0.1%[3]。

1.3.3 二氧化硅的測(cè)定

①在方法1.3.2中，在體系A(chǔ)中，加入3 g氟化鈉，攪拌10 min溶解。

②儀器設(shè)定，定體積加入0.5 mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液50 mL，用1.0 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至pH值=6.2停止，記錄停止體積V2。

③空白實(shí)驗(yàn)：100 mL純水中加入3 g氟化鈉，攪拌溶解后，加入50 mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至pH值=6.2停止，記錄停止體積V0。

④計(jì)算方法

X：二氧化硅百分含量，以%計(jì)；

V2：滴定樣品停止時(shí)消耗滴定劑的體積，mL；

V0：滴定空白停止時(shí)消耗滴定劑的體積，mL；

cNaOH：滴定劑的實(shí)際濃度，mol/L；

m：樣品的質(zhì)量，g。

⑤取平行測(cè)定結(jié)果的算數(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果，兩次平行結(jié)果的絕對(duì)差值不大于0.2%[3]。

1.3.4 模數(shù)的計(jì)算

X：模數(shù)；

W1：二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

W2：氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

1.032：氧化鈉相對(duì)分子質(zhì)量與二氧化硅相對(duì)分子質(zhì)量的比值。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)試原理討論

根據(jù)無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)原理，水玻璃中的硅酸鈉水解后生成硅酸和氫氧化鈉，由于硅酸為弱酸，所以水玻璃溶液顯堿性[5]。氧化鈉的測(cè)定可能應(yīng)用了以下反應(yīng)：

Na2SiO3+2H2O→H2SiO3+2NaOH

HCl+NaOH→NaCl+H2O

當(dāng)?shù)味ㄖ两K點(diǎn)后，再加入過(guò)量的氟化鈉，使溶液中的硅酸與氟化鈉生成氟硅酸鈉沉淀(Na2SiF6)，并產(chǎn)生相應(yīng)的OH-，用鹽酸滴定生成的OH-。

H2SiO3+6NaF+H2O→Na2SiF6↓+4NaOH

HCl+NaOH→NaCl+H2O

2.2 測(cè)試曲線

圖1、2為滴定曲線，曲線平滑，終點(diǎn)判斷明顯，與指示劑變色相比，具有較高的靈敏度。

圖1 氧化鈉滴定曲線

圖2 二氧化硅滴定曲線

2.3 終點(diǎn)討論

根據(jù)萬(wàn)通905自動(dòng)電位滴定儀，該儀器的滴定方式有電勢(shì)滴定，pH滴定等，滴定結(jié)束方式有等當(dāng)點(diǎn)設(shè)定結(jié)束，pH定點(diǎn)結(jié)束等。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，選擇pH滴定并設(shè)定pH定點(diǎn)結(jié)束滴定過(guò)程。儀器自動(dòng)采集停止體積，帶入計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，全程儀器控制，節(jié)省了人力。

2.4 樣品分析

表1 樣品分析結(jié)果

由表1可以看出，該方法測(cè)試水玻璃的氧化鈉，二氧化硅以及模數(shù)具有較高的準(zhǔn)確度，可以用于生產(chǎn)的中控分析。

3 結(jié)論

利用本文的方法測(cè)定水玻璃的氧化鈉，二氧化硅以及模數(shù)，具有較高的準(zhǔn)確度，而且操作簡(jiǎn)單，快速，有很好的前景。電位滴定能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)手動(dòng)滴定的方式進(jìn)入生產(chǎn)分析，對(duì)產(chǎn)品的中控具有很好的指導(dǎo)意義。