如 何使用 EDTA滴定法测定稀土矿石中氧化钙

如 何使用 EDTA滴定法测定稀土矿石中氧化钙

李林 张玉鸿 李维

内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司 内蒙古包头 014080

摘要：除尘灰一般都会被企业当作烧结原料，然而由于在除尘灰中存在锌元素，对于烧结的质量会造成一定的影响，因此，就需要采取合适的方法对锌含量进行测定。采用EDTA滴定法对除尘灰中的锌含量进行测定的方法，操作过程相对较为简单，并且最终所得的结果准确度较高，能够达到生产检验的需求。本文针对EDTA滴定法测定除尘灰中锌含量展开了简要的探讨。 

关键词：EDTA滴定法；除尘灰；锌含量

在除尘灰中，锌的氧化物会由于除尘灰循环使用，从而含量增高，最终成为结瘤对管道造成堵塞。这就需要对除尘灰中的锌含量进行测定，从而指导除尘灰的循环使用。 

1、实验部分  　　1.1 实验中的主要仪器以及试剂  　　首先，在实验过程中会需要用到的实验仪器主要有两个，分别是：XP204型电子天平、N31/H型箱式电阻炉。  　　其次，在实验过程中所需要用到的试剂有以下几种：氟化钾溶液、抗坏血酸溶液、硫代硫酸钠溶液、二甲酚橙、甲基橙溶液、乙酸-乙酸钠缓冲溶液。同时，乙醇、盐酸、氨水、硝酸、氯酸钾以及硫脲等药品都属于分析纯试剂，在实验中实验用水则是二次蒸馏水。  　　锌标准溶液：称取氧化锌基准试剂，称取量要进行严格的控制，确保其能够保持在1.2249g，并在氧化锌基准试剂中加入5mL的盐酸进行溶解，最后将其放置在容量为1000mL的容量瓶中，随后加入蒸馏水对其进行稀释，稀释后容量与刻度相平。  　　EDTA标准溶液：首先配置大概浓度的溶液，然后用1.00mg/mL的锌标准溶液进行标定，标定之后才能够投入使用。  　　1.2 实验的方法  　　首先对灼烧后的试样进行称取，并确保称取的试样的量能够控制在0.2g，并将称取的试样放置于容量为250mL的聚四氟乙烯烧杯中，并在其中加入容量为10mL的盐酸，使其在低温状态下进行加热溶解，并在其中加入2mL的硝酸，氢氟酸以及高氯酸各5mL，并对其进行继续加热，直至冒出高氯酸烟，不断蒸发直至近干的状态，将其取下进行冷却，并将10mL的水、2.0g的氯酸钾加入其中，继续对其进行加热，当其容量被蒸至5～6mL时，将其取下，并加入适量的水，确保其体积能够达到100mL左右，同时要在其中滴加氨水，对其pH值进行调节，确保其pH值能够为8并保证其过量15mL，随后将其加热煮沸，加热煮沸的过程大致需要一分钟，之后将其取下不断摇晃，在摇晃的过程中添加氨水，氨水的容量应当为5mL同时也要加入10mL的乙醇，并在此过程中，趁热对其采用中速滤纸进行过滤，将其过滤纸容量为250mL的容量瓶中，之后就需要洗涤烧杯并沉淀，沉淀次数大致在5次左右，冷却之后对其定容，混匀后等待测试。  　　然后要将上述实验操作过程中最终所得的滤液进行移取，并对移取的数量进行控制，确保其容量被控制在50.00mL，并将其移取至容量为500mL的锥形容量瓶中，对其进行加热煮沸，将大部分的氨去除，随后将其取下进行冷却，并在其中填入饱和硫脲、抗坏血酸以及氟化钾各10mL，以及甲基橙指示剂一滴，并使用盐酸对其进行中和，直至溶液的颜色呈现為红色，随后滴入稀氨水将溶液转变为黄色，再将乙酸-乙酸钠缓冲溶液加入溶液中，摇匀之后，将硫代硫酸钠溶液加入2～3mL，再次摇匀，加入二甲酚橙指示剂3滴，随后利用EDTA标准溶液滴定，直至溶液的颜色由酒红色转变为亮黄色，从而结束实验。空白实验也要同步开展[1]。 

2、结果与讨论  　　2.1 样品的预处理工作  　　在除尘灰中碳的含量相对较高，同时也正是因此，导致出现样品难以进行溶解或者无法分辨样品颜色的问题，对于测定的结果会产生一定的影响，这就需要实验人员对样品进行预处理。  　　2.2 样品的溶解  　　除尘灰的样品成分相对较为复杂，一般来说在溶解样品的过程中，通常都会选用硝酸、氢氟酸、盐酸以及高氯酸冒烟的溶解方法。在溶解过程中加入适量的氢氟酸，能够挥发大量的硅，将硅产生的干扰进行有效的降低。而冒烟高氯酸的蒸发至近干能够将多余的氢氟酸进行去除，从而避免容器受到氢氟酸的腐蚀，对测定结果产生影响。  　　2.3 分离干扰离子  　　Fe3+、AI3+、Ti4+、Mg2+等离子在溶液中的含量相对较高，对于锌含量的测定有着严重的干扰，因此必须要预先将离子进行分离。由于氨能够与Fe3+、AI3+、Ti4+、Mg2+产生一定的沉淀，因此，在实验过程中，实验人员可以采用氨水将干扰离子进行沉淀分离，最终产生的滤液能够直接用于锌含量的定量分析。  　　2.4 掩蔽干扰离子  　　在进行了分离之后的溶液中，依然可能会存在少量的Fe3+、AI3+、Ti4+、Mg2+离子，对于锌含量的测定会产生一定的影响。实验人员可以通过在溶液中加入抗坏血酸以及硫代硫酸钠、氯化钾等将干扰测定结果的离子进行排除，最终为锌含量的准确测定提供保障[2]。  　

　2.5 精密度实验  　　随机选取三种除尘灰样品，并对样品进行测量，最终得出的测量结果显示，EDTA滴定法的数据结果偏差在0.75%～2.9%之间，最终测定所得出的数据具有较高的精密度，该测定方法最终所得数据的准确度相对较高。  　　2.6 准确度试验  　　随机选择四种除尘灰样品，并选用三种不同的锌含量测定方法，分别是：EDTA滴定法、常规的XRF、ICP-AES测定方法，对样品进行三次的测定，将三次所得出的数据平均值作为测定值，并对三种测定方法所得的数据进行比较。而根据最终测定所得出的数据，可以得知该测定方法的结果与常规的XRF、ICP-AES测定方法所得出的结果相同。 

3、测量不确定度的评定  　　3.1  碳酸钠总碱量测量重复性引入的相对标准不确定度分量uArel  　　预评估时，在统计控制状态下，按GB/T 210.2—2004进行测量，对处理好的样品独立测量10次，质量分数依次为：98.91%、99.24%、99.30%、99.40%、99.17%、99.07%、99.20%、99.27%、99.46%、99.56%得平均值為99.26%，单次测量标准偏差为0.190%。  　　实际测量时在重复性试验条件下独立测定样品编号YL-180717-A05的工业碳酸钠2次的平均值作为检测结果，平行测定的结果为99.24%和99.40%，其算术平均值为99.32%，所以，测量重复性引入的标准不确定度分量uA=0.13%，故相对标准不确定度分量uArel =0.191%。  　　3.2  盐酸标准滴定溶液浓度引入的相对标准不确定度分量uB1rel  　　盐酸标准滴定溶液是由分析纯浓盐酸稀释配制而成的，用标准物质无水碳酸钠标定。称取1.900 0 g在270～300 ℃下灼烧至恒重的无水碳酸钠于250 mL锥形瓶中，加入50 mL蒸馏水，溶解完全后，滴加4或5滴溴甲酚绿-甲基红指示剂。用配制好的盐酸标准溶液滴定至暗红色。同时做空白试验。盐酸标准滴定溶液的浓度由下式计算：  　　C=m2×1 000/[M2（V3-V2）]  　　式中：m2—无水碳酸钠的质量，g;M2—无水碳酸钠的摩尔质量，g/mol;V3—滴定无水碳酸钠消耗盐酸标准滴定溶液的体积，mL;V2—滴定空白试样消耗盐酸标准滴定溶液的体积，mL。  　　盐酸标准滴定溶液的浓度的不确定度由几个方面引入：称量碳酸钠质量时电子天平引入的不确定度u1;无水碳酸钠摩尔质量引入的不确定度u2;滴定空白试样和滴定无水碳酸钠消耗盐酸标准滴定溶液的体积引入的不确定度u3。  　　3.2.1  称量无水碳酸钠质量电子天平引入的相对标准不确定度u1  　　从说明书得知电子天平称量的最大允许误差为±0.5 mg，半宽度a=0.5 mg，服从均匀分布，所以称量试料质量时电子天平示值允许误差引入的标准不确定度分量ur1=0.29 mg。  　　电子天平的分辨力为0.1 mg，半宽度为0.05 mg，服从均匀分布，故电子天平分辨力引入的标准不确定度分量ur2=0.029 mg。  　　由此可得电子天平示值允许误差和分辨力引入的标准不确定度合量ur=0.292 mg。  　　因称量时采用差减法，一次作为空盘，另一次为称重，每一次称重均为独立的观测结果，互不相关，由此得到称量试料质量时电子天平引入的标准不确定度u=0.42 mg。标定盐酸标准溶液时，称取无水碳酸钠的平均质量为1.900 0 g，故电子天平引入的相对不确定度u1=0.022%。  　　3.2.2 无水碳酸钠摩尔质量引入的相对标准不确定度u2  　　查国际原子量表（2007版），碳（C）的量值为12.010 7（8）g/mol，氧（O）的量值为15.999 4（3）g/mol，钠（Na）的量值为22.989 77（2）g/mol。无水碳酸钠（Na2CO3）摩尔质量=22.989 77×2+12.010 7×1+15.999 4×3=105.988 g/mol，故合成相对标准不确定度u2=9.14×10-6。 

4、结语  　　通过将样品放置在硝酸、盐酸以及氢氟酸中进行溶解，对于溶液中存在的干扰离子能够进行去除掩蔽，在最大程度上对锌含量的测定结果准确度提供一定的保障。并且EDTA滴定法的操作方法相对较为简单，最终所得的测定结果具有较高的准确度以及重现性。 

参考文献： 

[1] 顾锋，朱春要，梁婷婷，等.EDTA滴定法测定除尘灰中锌含量[J].中国无机分析化学，2017（2）

[2] 孙彬彬，童俊，鹿慧，等.EDTA滴定法结合酸碱滴定法用于碱液中锌、锡的联合测定以及游离碱的测定[J].冶金分析，2018（5）

[3] 王昀.EDTA滴定法测定高炉瓦斯灰中锌含量[J].中国科技财富，2010（12）