Способ комплексного анализа материальных образцов Советский патент 1993 года по МПК G01N31/16 

Изобретение относится к области аналитической химии, конкретно к раздельному определению карбоната, алюмината, гидроксида. и хлорида натрия в растворах или осадках, являющихся отходами производства, использующего в качестве катализатора безводный хлорид люминия.

Известен способ комплексного анализа материальных образцов, связанных с определением содержания составляющих их ингредиентов при растворении. Однако для него характерны длительность и сложность анализа, что связано с необходимостью

проведения фильтрования и прокаливания на различных стадиях анализа.

Цель изобретения - упрощение и ускорение определения алюмината, карбоната, гидроксида и хлорида натрия в осадках, являющихся отходами производства.

Цель достигается предлагаемым способом, заключающимся в следующем.

Две равные аликвоты раствора анализируемой пробы титруют визуально по фенолфталеину 0,1 М раствором соляной кислоты без добавки и с добавкой хлорида бария и по разности результатов этих титрований

XI 00 Os

Јх

Ю 00

рассчитывают содержание карбоната натрия.

Третью аликвоту смешивают с избытком 0,1 М раствора соляной кислоты, удаляют образовавшуюся двуокись углерода кипячением (если в пробе присутствует карбонат) и потенциометрически дифференцирование титруют избыток соляной кислоты и образовавшийся из алюмината натрия хлорид алюминия 0,1 М раствором гидро- ксида натрия, рассчитывая по 2-му скачку содержание алюмината, натрия.

Массовую долю гидроксида натрия рассчитывают по разности между результатами потенциометрического титрования избытка соляной кислоты (1-й скачок) и найденными значениями содержаний алюмината и карбоната натрия. Четвертую аликвоту титруют потенциометрически 0,05 М раствором нитрата ртути, используя в качестве индикаторного электрода стеклянный, а в качестве электрода сравнения - платиновый, и определяют хлорид натрия.

Таким образом, предлагаемый способ состоит из нескольких стадий, описываемых соответствующими уравнениями реакций.

1. Определение карбоната натрия

а) Без добавки хлорида бария:

NaOH+HCI NaCl+H20. N32C03+HCI МаНСОз+NaCI NaAI02+HCI+H20 -НМаС1+А(ОН)з- реакция протекает неполностью, так как интервал перехода окраски фенолфталеина соответствует рН 10-8,2, а количественное осаждение А(ОН)з происходит при рН 5.

б) С добавкой хлорида бария:

№2СОз+ВаС 2 - NaOH+HCI №AI02+HCI+H20

- реакция идет в той же степени, что и при

титровании без добавки BaCl2Титрование до рН 5 недопустимо

вследсвие частичного растворения осадка

карбоната бария в 0,1 М растворе соляной

кислоты.

2. Определение алюмината натрия

а) При действии 0,1 М раствора соляной

кислоты:

NaCI+H20- 2NaC +C02+H20 AlCls+NaCI+2H20

б) При дифференцированном титровании 0,1М раствором гидроксида натрия:

HCI+NaOH

NaCI+H20

А1С з+3№ОН

А1(ОН)з+3№С1

3. Для определения массовой доли гиц- роксида натрия из результата суммарного

определения гидроксида, карбоната и ал о- мината натрия (потенциометрическое TIT- рование избытка 0,1 М раствора солян й кислоты) вычитают массовые доли карбон а- та и алюмината натрия.

0 4. Определение хлорида натрия

2NaCI+Hg(N03)2- HgCl2+2NaN03

Существенные признаки способа, ОТЕ е- 5 чающие критерию новизны, следующие.

, Найдено оригинальное решение, ПОЗЕ оляющее определить три из четырех комг онентов смеси с использованием различных

вариантов наиболее простого из всех видов

0 титрований - кислотно-основного.

Избирательно определяется карбонат натрия, поскольку мешающее влияние гидроксида и алюмината устраняется проведе- нием двух титрований до одного и того ке 5 значения рН.

Для избирательного определения алюмината натрия используется простейший прием перевода его в хлорид алюминия действием избытка 0,1 М раствора соляной 0 кислоты, удаления мешающих карбон зт- ионов в виде С02 кипячением и дифференцированного потенциометрическс го титрования HCI и .

Гидроксид натрия рассчитывается по 5 разности результатов описанных титроза- ний.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию новизны.

Выполнение анализа. .

0 В предварительно взвешенный стакэнОгПо хс

чик вместимостью 50 см вносят 1,5-2 образца и стаканчик снова,взвешивают, разности двух взвешиваний, выполненнь погрешностью не более ±0,0005 г, опреде5 лячют массу навески образца, взятую на анализ.

Навеску в стаканчике растворяют в сзе- жепрокипяченной охлажденной дистилтированной воде, раствор количественно

0 переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят до метки свежепрокипяченной дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Приготовленный тажм образом раствор образца используют для

5 всех анализов.

1. Определение массовой доли карбоната натрия.

В коническую колбу вместимсотью 100

-о

вносят пипеткой 10-25 см (в зависимо от массовой доли карбонат-ионов) при

м3 :ти готовленного раствора образца, добавляют 8- 10 капель фенолфталеина и титруют 0,1 М раствором соляной кислоты до перехода окраски из малиновой в бесцветную (Vi).

Затем в другую коническую колбу вместимостью 100 см вносят пипеткой точно такую же аликвотную порцию приготовленного раствора образца, добавляют примерно 5 см3 10%-ного раствора хлорида бария, 8-10 капель фенолфталеина и титруют 0,1 М раствором соляной кислоты до перехода окраски из малиновой в бесцветную (Va).

Массовую долю карбоната натрия (Xi) в процентах рассчитывают по формуле

0.0106 (Vi -V2) Xi -

К 100 100

m Vnp

где 0,0106 - масса карбоната натрия, соответствующая 1 см3 точно 0,1М раствора соляной кислоты, г/см ;

Vi - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование без добавки хлорида бария, см ;

Va - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование с добавкой хлорида бария, см3;

К - коэффициент поправки раствора соляной кислоты;

m - масса навески образца, г:

Vnp - объем аликвотной порции приготовленного раствора образца,см .

2. Определение массовой доли алюмината натрия и суммарной массовой доли карбоната, гидроксида и алюмината натрия.

о

В стакан вместимостью 100см вносят пипеткой 20 см3 0,1М раствора соляной кислоты, 5-10 см (в зависимости от массой доли определяемых солей) приготовленного раствора образца, бросают фарфоровые ки- пелки, доводят на электроплитке до кипения и кипятят в течение 3-5 мин для удаления карбонат-ионов. Охлаждают, обмывают стенки стакана дистиллированной водой, опускают магнитик, пару электродов (стеклянный индикаторный и хлорсеребрян- ный сравнения) титруют потенциометриче- ски 0,1 М раствором гидроксида натрия при постоянном перемешивании, Титрант вблизи точек эквивалентности добавляют по 0,2 см , следя за изменениэм рН. Первый скачок наблюдается в области рН 3,5-4,5 и соответствует оттитрованию избытка соляной кислоты после ее взаимодействия с карбонатом, гидроксидом и алюминатом натрия (Vi).

Второй - в области рН 6-10 и соответствует оттитрованию хлорида алюминия, образовавшегося при взаимодействии алюмината натрия с соляной кислотой (V2).

Проводят холостой опыт, оттитрования раствором гидроксида натрия 20 см3 0,1 М раствора соляной кислоты (без кипячения) с индикатором метиловым красным до перехода окраски из розовой в желтую.

При отсутствии карбонат-ионов в образце (определение по п.1) в анализе по п.2 стадию капячения исключают и, поместив с стакан 20 см3 0,1 М раствора соляной кислоты и 5-10 см3 приготовленного раствора образца,сразу начинают потенциометрическое титрование.

Массовую долю алюмината натрия (Х2) в процентах рассчитывают, по формуле

20

Х2 0,00273 (Vz -Vi ) К 100 100

m V

пр

25

где 0,00273 - масса алюмината натрия, соответствующая 1 см точно 0,1 М раствора гидроксида натрия, г/см3;

V2 - объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование до второго скачка, см3;

Vi - объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование до первого скачка, см3;

К - коэффициент поправки раствора гидроксида натрия;

m - масса навески образца, г;

Vnp - объем аликвотной порции приготовленного раствора образца,см . Объемы Vi и V2 вычисляют из данных потенциометрического титрования по формуле

45

V V +-0,2

Ci

Ci +С2

где Vi - объем титранта, израсходованный на титрование к началу скачка, см3;

0,2 - объем одноразового прибавления титранта вблизи точек эквивалентности, см3;

Сч - разность между разностью значений рН в момент скачка и перед скачком;

С2 - разность между разностью значений рН в момент скачка и после скачка. Пример расчета.

I скачок

V,

товленного раствора образца, см .

3. Расчет массовой доли гидроксида натрия.

Массовую долю гидроксида натрия (X/j) в процентах рассчитывают по формуле

Х4 Хз-Х2.1,9512-Х1.0,7547,

Пр - объем аликвотной порции пригогде Хз - суммарная массовая доля карбоната, гидроксида и алюмината натрия, найденная по п.2, %;

з

V - объем раствора нитрата ртути, i расходованный на титрование, см ;

К - коэффициент поправки раствора нитрата ртути;

m - масса навески образца, г;

Vnp - объем аликвотной порции приготовленного раствора образца, см .

V-объем раствора нитрата ртути вычисляют из данных потенциометрического TIJIT- рования по формуле

Результаты определенна карбоната, алюмината, гидроксида и хлорида натрия в искусственных смесях

Использование: раздельное определение карбоната, алюмината, гидроксида и хлорида натрия в осадках, являющихся отходами производства, использующего в качестве катализатора безводный хлорид алюминия. Сущность изобретения: две равные аликвоты анализируемой пробы титруют визуально по фенолфталеину 0,1М раствором соляной кислоты с добавкой и без добавки хлорида бария и по разности результатов этих титрований рассчитывают содержание карбоната натрия. Затем третью аликвоту смешивают с избытком 0,1М раствора соляной кислоты, удаляют образовавшуюся двуокись углерода кипячениеми потенциометрически дифференцированно титруют избыток соляной кислот и образовавшийся из алюминия натрия хлорид алюминия 0,1М раствором гидроксид натрия, рассчитывая по 2-му скачку содержание алюминита натрия. После этого рассчитывают массовую долю гид- роксида натрия по разности между результатами потенциометрического титрования избытка соляной кислоты (1-й скачок) и найденными значениями содержаний алюмината а карбоната натрия. Затем четвертую аликвоту титруют потенциометриче- ски 0.05М раствором нитрата ртути, используя в качестве индикаторного электрода стеклянный, а в качестве электрода сравнения - платиновый, и определяют хлорид натрия.2 табл. СО С

Даг.ные таблицы подтверждают правильность разработанного метода анализа

Результаты анализа лабораторных образцов осадков

Таблича2