热水解离子选择电极法测定硅酸盐中的氟

2016-08-16冯莉

河南化工 2016年7期

关键词：氧化铜硅酸盐法测定

冯　莉

(中南冶金地质研究所，湖北宜昌　443003)

热水解离子选择电极法测定硅酸盐中的氟

冯莉

(中南冶金地质研究所，湖北宜昌443003)

在CUO催化条件下高温热水解分解试样，在pH值为4.0和离子强度约为0.1 mol/L的条件下，用离子选择电极测定硅酸盐中的氟。方法测定下限为0.002%，相对标准误差为1.4%。该方法适用于硅酸盐岩石中0.004%～4.00%氟的测定。

热水解； CUO ；硅酸盐；方法

碱熔离子选择电极法测定氟，干扰元素多，离子强度大，致使电极灵敏度降低，平衡时间长，测定误差较大。若将热水解分解分离与离子选择电极法配合用于硅酸盐岩石中氟的测定是较好的选择[1-3]。本文采用双管装置，在CUO催化下高温热水解分解试样，氟以氟化氢的形式从矿样中释放出来从而试样中不挥发的组分分离，在pH值为4.0和离子强度约为0.1 mol/L的条件下进行氟的测定。

1　实验部分

1.1实验试剂与仪器

氟标准溶液：称取1.105 g预先在120 ℃干燥2 h的优级纯氟化钠，溶于水，移入500 mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀，储存于塑料瓶中。标准浓度为1 000 mg/L。分取2 mL和20 mL标准溶液，分别定容100 mL，制备成2份氟标准溶液：20 mg/L；200 mg/L。

缓冲溶液pH=4.0，缓冲溶液(0.02 mol/L乙酸溶液80 mL+0.02 mol/L乙酸钠20 mL)，溴甲酚绿指示剂0.5%，氧化铜PXJ-1B型数字式离子计，201型氟离子选择电极，双接液甘汞电极，高温双管燃烧炉，石英热解管(自制)。

1.2分析方法

称取0.050 0 g试样于预先1 000 ℃灼烧1 h的瓷舟中，准确加入0.1 g氧化铜，将瓷舟推入石英管中部高温区，塞紧胶塞，通入经过80～90 ℃热水的潮湿空气，调节气体流速为快速连续气泡，用装有30 mL 0.5%的氢氧化钾溶液量杯(50 mL)吸收，20 min后加入溴甲酚绿指示剂一滴，用20%硝酸溶液中和至刚变色，加入一滴10%的过氧化氢溶液，再用10%氢氧化钾溶液滴至溶液变蓝过量1～2滴，加入5 mL缓冲溶液，取下，洗净石英管出口端内外壁，稀释至刻度，倒入塑料杯中供测定，从EMV-Lgc曲线查找氟含量(μg)。

1.3标准曲线

分别量取标准溶液a：0、0.10、0.50、1.00、5.00、10.00 mL和标准溶液 b：0、2.50、5.00、7.50、10.00 mL于塑料烧杯中，加入30 mL 0.5%氢氧化钾溶液，以下同“样品测试方法”。

1.4分析结果的计算

F(%)=[(m1·v)/﹙m·v1﹚×﹙102﹚3]×100

式中：m1，标准曲线上查得试样溶液的氟含量，ug；v，试样溶液的总体积，mL；m，试样量，g；v1，分别量取试样溶液体积，mL。

如果同批中有超过标准曲线范围的样品，可酌情取分液，用标准空白稀释，再测定即可。

2　结果与讨论

2.1热水解装置图

实验证明：装置设计合理易于操作，适用批量生产。控制气流活塞出口端用透明软管与热解管进口段连接，操作更灵活，气流速度更稳定。

1.洗气瓶10%KOH溶液　2.缓冲瓶　3.由U形管和活塞组成的气流恒速装置　4.水蒸气供应瓶5.缓冲瓶　6.控制气流活塞　7.连接软管　8.高温双管燃烧炉　9.瓷舟　10.石英热解管11.温控器　12.吸收杯　13.温度计　14.活塞　15.下口瓶　16.温控电炉

2.2影响因素

①热水解温度。实验结果表明，温度在1 150～1 200 ℃。像黄玉之类高熔点硅酸盐中的氟释放区域完全。②水蒸气量。水蒸气量的增加加速热水解的进程，水温达到80 ℃时产生的水蒸气量使结果趋于稳定，高于90 ℃时水蒸气量过大，使结果波动，一般温度控制在80～90 ℃即可。③热水解时间。热水解时间应在20 min以上。④载气流量。流量以快连续气泡为宜，控制U形管液面差11～12 mm为宜。⑤吸收液高度。实验表明，吸收液高度≥5 mm。

2.3催化剂的选择与应用

不同种类的催化剂应在不同温度范围内使用，方能取得良好的效果。如：V2O5+Bi2O3+Na2WO4﹙2+1+1﹚应在750～800 ℃使用，高于850 ℃五氧化二钒挥发严重干扰氟的吸收，高于1 000 ℃时，三氧化二钨开始升华，易附在热解管内壁上，部分氟被吸附，使结果偏低。对于金云母、黄玉等硅酸盐矿石及其他如磷灰石这类较难熔的样品来说上述温度下的热水解不能完全地将氟释放出来，只有提高热水解温度，引入高熔点试剂氧化铜，加速热水解进程，使氟能完全地释放出来。实验证明：氧化铜助熔时，热解管内壁清洁无需更换和洗涤，矿样热分解的效果好。

2.4测定条件

①测定酸度：实验证明，当F≤2 μg时，pH值范围3.5～4.0；当F≥200 μg时，pH值范围的4.0～7.0，本法确定测定酸度为pH值为4.0；②干扰及消除：实验证明亚硫酸根离子对微量氟有影响，可加入1滴10%的过氧化氢消除，10%过氧化氢用量在5滴以内对测定结果无影响。

2.5分析结果(见表1)