电位滴定法在阳离子度测定中的应用

2012-11-20董瑞强马智华

长江大学学报(自科版) 2012年31期

关键词：滴定法烷基阳离子

董瑞强，马智华

(中石化西北油田分公司质量检测站，新疆轮台 841600)

电位滴定法在阳离子度测定中的应用

董瑞强，马智华

(中石化西北油田分公司质量检测站，新疆轮台 841600)

为了消除阳离子型钻井液助剂材料中阳离子度测定不准确的现象，利用电位滴定法对阳离子度的终点进行判断，并对异常样品的滴定过程进行分析。通过多组对比试验，计算加标回收率在98%～102%之间，平均相对标准偏差为0 6%，具有较高的精准度与稳定性。并利用滴定曲线对手工滴定中阳离子度值为“负值”的假象进行了解释。

电位滴定；阳离子度；滴定曲线

阳离子型处理剂能够通过本身带的正电荷与钻屑表面的负电性相作用，使其表面为憎水性，使体系与粘土和粘土粒子之间形成较强的作用力，达到良好的抑制粘土分散的作用，对井壁稳定、抑制钻屑分散、絮凝钻屑都具有独特的作用[1]。随着塔河油田使用阳离子型钻井液处理剂的增多，阳离子度一项在检测过程中出现的问题也逐渐凸显。由于处理剂本身颜色的干扰、终点突变不明显等因素的影响，导致在检测过程中出现阳离子度计算结果不准确，甚至出现负值的假象。下面，笔者以低荧光防塌剂WFT-666中的阳离子度测定为例，利用电位滴定法对阳离子度的测定方法进行分析探讨。

1 试验部分

1.1仪器与试剂

1)仪器梅特勒-托利多DL-58自动电位滴定仪、DP5光度电极。

2)试剂 0.02mol/L四苯硼钠(STPB)标准溶液、0.02mol/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)标准溶液、20% NaOH溶液、硼酸缓冲溶液(pH=10)、达旦黄指示剂、WFT-666防塌剂(工业品)。

1.2试验方法

称取WFT-666试样2.5g(称准至0.0001g)，加水溶解后，转入250ml容量瓶中，稀释至刻度，充分摇匀作为试样溶液。用移液管移取2.5ml试样溶液到50ml容量瓶中，加10ml的四苯硼钠标准溶液，再加入20%的NaOH溶液2滴和pH=10的硼酸缓冲溶液10ml，此时有白色沉淀产生，用蒸馏水稀释至刻度；静置15min后，用中速定量滤纸干过滤。用移液管吸取5ml滤液于锥形瓶中，用10ml蒸馏水稀释，再加入5～6滴达旦黄指示剂，用十六烷基三甲基溴化铵标准溶液滴定至黄色消失、出现粉红色即为终点[2]。

2 结果与讨论

表1 样品加钾离子的回收率试验结果

2.1加标回收率试验

对空白样品中分别加入定量的KCl标准溶液，经过6次平行测定，钾离子的回收率在98.05%～102.03%(见表1)，取得满意的回收率，说明该方法具有较好的稳定性。

2.2与手工滴定的对比

取3个防塌剂WFT-666样品，分别用自动电位滴定仪与手工滴定进行3平行滴定试验，结果见表2。由表2可知，电位滴定仪的平均相对标准偏差为0.6%，明显低于手工滴定的平均相对标准偏差5.9%。

表2 电位滴定与手工滴定结果对比

2.3对异常样品的滴定过程进行分析

在检测样品过程中曾出现过阳离子度计算结果为负值或阳离子度有明显偏差的样品，针对这一现象，取该样品进行电位滴定，滴定曲线见图1，虽然滴定终点为1.7976ml，但从滴定曲线上看出，在滴定过程中有2个明显的波峰，认为该滴定过程存在除四苯硼钠(STPB)外的另一种物质与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进行反应。将出现的2次波峰分别定为该反应的第1阶段和第2阶段。

图1 对阳离子度出现负值的样品进行电位滴定曲线

1)样品的影响分别改变样品的加入量与滤液的移取量，测定样品的阳离子度，观察滴定过程中第1阶段与第2阶段过程中CTAB的消耗量，结果见表3。从表3可以看出，改变样品加入量，试样浓度变化，第1阶段CTAB消耗体积不变,第2阶段CTAB消耗体积变化；当样品移取量成倍变化时，CTAB第1阶段消耗量与总消耗量均成倍变化。可以确定，第2阶段由样品移取量改变引起，并随样品移取量成倍变化。

表3 样品加入量与移取量对阳离子度的影响

表4 样品与四苯硼钠空白对比试验

2)样品与四苯硼钠的影响样品本身可能带有能够与CTAB反应的物质，依据试验方法，用CTAB对空白样品进行直接滴定，判断第1反应阶段与第2反应阶段的过程变化关系。阳离子度滴定过程中，CTAB的量小于空白样品与空白SPTB消耗的CTAB之和(见表4)，以此判定滴定过程中进行的2个反应阶段：第1反应阶段为CTAB与剩余SPTB的反应，第2反应阶段为CTAB与样品引入官能团的反应，并且SPTB比样品引入的官能团更易与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)结合反应。

3)阳离子度的确定通过几组对比试验发现，真实的阳离子度值应该为达到第1次波峰时消耗的十六烷基三甲基溴化铵的量。因此,样品与剩余四苯硼钠反应消耗的十六烷基三甲基溴化铵的量为0.8036ml，样品引入官能团消耗十六烷基三甲基溴化铵的量为0.4709ml，该低荧光阳离子度的真实阳离子度为1.11meq/g，符合标准要求。而不是依据总的十六烷基三甲基溴化铵消耗量计算，阳离子度为-2.33meq/L，出现负值假象。

2.4新方法在检测工作中的应用

使用该方法对8个WFT-666样品进行对比分析。通过使用该方法与传统方法相比较的对比数据(见表5)可以看出，如果试样完全溶解且终点易判断，2种方法结果相近，只是电位滴定法终点电位突跃更明显；对于样品溶解后颜色偏深或终点指示剂不明显的，传统方法测定的结果平行性差，而该方法能够准确得到滴定终点。说明方法较传统方法适用范围更广。