分光比浊法测定硫酸根离子

分光比浊法测定硫氰酸铵中硫酸根

摘要:通过实验,建立了在酸性介质中,吸收波长为410 nm、以聚乙烯醇(PVA)作稳定剂测定硫氰酸铵成品中硫酸根的分光比浊分析方法。试验考察了稳定剂的选择、稳定剂的PVA浓度、PVA存在下体系的稳定时间、盐酸加入量、硫氰酸根的影响等因素对该法的影响并进行优化。

由于硫氰酸铵成品中硫酸根含量极少,测定其含量不能用普通的重量法和滴定法,而传统的目视比浊法不能得到精确连续的数据,且带有个人主观性。根据目视比浊法的原理,采用分光光度计比浊法来测定硫氰酸铵成品中少量的硫酸根。本实验基于在酸性介质中,试样溶液中的硫酸盐与加入的钡离子形成细微的硫酸钡结晶,使水溶液混浊,其混浊程度和试样中硫酸盐含量呈正比关系这一原理,采用聚乙烯醇作稳定剂,用分光比浊法测定硫氰酸中硫酸盐,测试结果准确,且操作简便、快捷,可批量检测,尤其适合工厂或基层实验室的常规分析,具有较高的实用价值。

1.实验部分

1.1仪器与试剂

6B-80型COD快速测定仪;

硫酸盐标准溶液:称取0.1479g无水硫酸钠,溶于少量水中,并定容至1000ml,即为0.1mg/ml-1硫酸盐(SO42-)标准贮备溶液。

盐酸:(1+3)盐酸溶液；

无水乙醇(95%,分析纯)；

氯化钡溶液:称取62.5g氯化钡 (AR),溶于二次蒸馏水,移入250ml容量瓶,稀释至刻度。

稳定剂:称取20g醇(AR)放入烧杯,加入100 ml二次蒸馏水,置于电炉上加热,边加热边搅拌,直到聚乙烯醇完全溶解,待冷却后移入1000 ml容量瓶,润洗烧杯3次,移入容量瓶,稀释至刻度。

1.2实验方法

称取20g试样(准确至0.0001g),置于干燥清洁的烧杯中,加水20ml,用玻璃棒搅拌5min,用滤纸过滤得澄清待测溶液。取3ml待测液于50ml比色管，加1ml盐酸,摇匀,加入3ml氯化钡和10ml PVA溶液,用水定容至50 ml,摇匀,静置20 min。在410 nm波长、1cm比色皿条件下,以硫酸根标准溶液空白为参比测定其吸光值。

1.3 实验原理

吸光比浊法的原理[2]:以Tyndall效应为基础,当溶液中的颗粒受到光照射后,发生散射作用。散射光强度(I)用reyleigh公式表示:

I=KI0uV2/λ 4 （1）

式中:K为常数;I0为入射光强度;K为波长;u为单位体积的粒子数;V为单个粒子的体积。由上式可知,在吸光浊度法测定中,散射光强度I愈大,吸光度A愈高,且与单位体积的粒子数u

的一次方和单个粒子的体积V的二次方成正比,而与波长K的四次方成反比。因此,采用适当的稳定剂,可保证颗粒的直径一定,在固定的波长下,吸光度与粒子数成正比。

实验是根据SO2-4与Ba2+反应生成BaSO4的细微颗粒,当有保护剂存在时,细微颗粒悬浮在溶液中,在光度计上测定悬浮液的吸光度,以确定其SO2-4的含量。

2.结果与讨论

2.1波长的选择

在波长为 340 ～510 nm 的范围内，由式(1) 可知分散体系的 A 与λ4成反比，硫酸钡分散溶液的吸光度随波长的减小而增大。当λ＞ 410 nm 的范围内灵敏度较低。本文选择检测波长为 410 nm。

图.1

2.2 稳定剂的选择

吸光比浊法的关键是选择合适的稳定剂(或称保护剂),控制生成BaSO4结晶的大小和防止晶粒沉降,使其在体系中分散均匀,稳定时间长,有利于测定。实验发现,不加稳定剂时,浊度值不稳定,上下浮动很大,随时间延长,呈下降趋势。丙三醇及钠钡混合作为稳定剂的稳定性较好,但浊度值相对较低；聚乙二醇及聚乙二醇-乙醇混合稳定剂的浊度值较高,但稳定时间较短；乙醇稳定剂的浊度值最高,稳定时间却最短,理想的测量时间很短；聚乙烯醇的浊度值较大,而且稳定时间较长,是本实验最为理想的稳定剂。

2.3 PVA浓度的选择

分别配制0.5%、1.0%、2.0%、3.0%的PVA水溶液,按实验方法,控制稳定时间（15min）、酸度(1ml(3+1)盐酸、温度（室温）相同的条件下，分别测定1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、

6ml的硫酸根标准溶液的吸光光度值，以此来确定聚乙烯醇浓度对吸光度的影响。结果见下表：

表.1

W(PVA浓度)/%

吸光度A（mg/l）

1ml 2ml 3ml 4ml 5ml 6ml

0.5% 0.003 0.030 0.053 0.077 0.110 0.133

1.0% 0.004 0.021 0.050 0.078 0.105 0.131

2.0% 0.011 0.034 0.065 0.086 0.117 0.145

3.0% 0.013 0.032 0.058 0.090 0.116 0.144

由表得出结论：PVA浓度太小时,PVA起不到稳定剂的作用。PVA浓度太大时,体系粘度过大,不利于硫酸钡沉淀分散均匀,且易产生小气泡,影响吸光度的测定。因此,PVA的浓度在选择为2%比较合适,加入适量乙醇可快速消除体系内的气泡。

2.4稳定时间的确定

本实验选择2%的聚乙烯醇作为稳定剂，加入（1+3）的盐酸，取1ml、4ml、6ml的0.1mg/ml-1硫酸根标准准溶液,分别测定静置了5,10……60 min后溶液的吸光度值变化情况。

图.2

图.3

图.4

由图可知，随着静置时间的延长,细微的硫酸钡沉淀缓慢生成，吸光度上升，然后处于稳定状态，当放置时间过长,硫酸钡沉淀开始沉降至比色皿下部,吸光度开始降低。在不同浓度下达到稳定时间不同，当在12mg/ml时，一分钟不到就处于稳定状态十五分钟后开始沉降下来，稳定性不是很好测定时特别注意。在2、8mg/ml时25min中后都能达到稳定状态。因此本试验中样品溶液的放置时间定为20 min。

2.5盐酸加入量对吸光度的影响

在选择2%的PVA溶液、波长410nm、稳定时间为20min、温度为室温情况下探讨盐酸加入量对吸光度的影响。