提高测定钛白粉中二氧化钛含量准确度的方法研究

冯向琴,唐国盼,陶香君

(1.攀枝花学院资源与环境工程学院,四川攀枝花 617000; 2.西南财经大学经济数学学院,四川成都 611130)

提高测定钛白粉中二氧化钛含量准确度的方法研究

冯向琴1,唐国盼1,陶香君2

(1.攀枝花学院资源与环境工程学院,四川攀枝花 617000; 2.西南财经大学经济数学学院,四川成都 611130)

通过二氧化钛颜料GB/T 1706-2006国标中铝还原-硫酸铁铵滴定法,对钛白粉中二氧化钛含量的多次分析,发现采用国标方法测定钛白粉中二氧化钛含量的准确度不高,通过实验总结出了提高钛白粉中二氧化钛含量分析准确度的方法。

提高;钛白;二氧化钛;分析;准确度

1 引言

二氧化钛(钛白粉)是一种优良的白色颜料,广泛应用于陶瓷、搪瓷、造纸、焊接、日用化工等多种工业领域,对其纯度的要求不尽相同,作为陶瓷、搪瓷釉料中的乳浊剂和用作陶瓷颜料中的着色剂,对钛白粉的纯度要求较高,TiO2含量应达98%以上;如果含量偏低,将会影响釉面的乳浊效果及颜料的着色能力,因而精确测定二氧化钛含量是区分钛白粉质量好坏和用途的重要手段,现行GB/ T 1706-2006国标[1]对钛白粉中二氧化钛的分析,是采用“铝还原-硫酸铁铵滴定法”。在实际分析操作中发现,按该国标方法进行操作偶尔产生较大的误差。其影响环节有称样与移样环节、溶样环节、铝还原环节、滴定环节以及滴定速度、盖式漏斗的密封性等因素会产生较大的误差,影响分析结果。所以研究和提高现有国标分析方法的准确度是非常重要的。经过多次实验、分析总结,提出了测定钛白粉中二氧化钛含量准确度的有效方法。

2 提高测定钛白粉中二氧化钛含量准确度的方法

2.1 称样及转移环节

此环节对实验结果的影响较大,国标中只告诉称取190 mg～210 mg试样,并没有涉及称样手段,如果按化验人员常规的方法称取和转移样品,常常会造成样品的损失,使实验结果偏低。

称样及转移环节提高准确度的方法:采用称量纸75 mm×75 mm称取150 mg的样品,样品尽量集中于称量纸对角线处,将样品较近的一端放入500 m L锥形瓶中,尽量抖尽样品,再用干燥洁净的毛刷刷放样区域的称量纸,将刷过的毛刷在锥形瓶瓶口轻轻敲击几下,用洗瓶冲洗称量纸,并用湿毛刷反复(约2～3次)刷放置样品的称量纸处,再用水瓶冲洗毛刷于锥形瓶中。因此,一般要准备2支毛刷,一支干用,一支湿用。

2.2 溶样环节

根据国标方法,将试样置于电热板上加热直至溶解完全,但并没有说明溶样的操作手段以及溶样的程度。若样品溶解不彻底,会影响分析的准确度,造成测定结果偏低。溶样时,若硫酸冒烟的时间不够,将会使结果偏低影响准确度。

溶样环节提高准确度的方法:将锥形瓶置于电炉盘上面,先低温加热约2 min,再升温到电炉盘温度约400℃～500℃(最好采用原始的电阻丝电炉,不能用石墨电炉,达不到需要的温度),加热到硫酸冒烟直至白色烟雾到达锥形瓶瓶口,此时整个瓶体为透明状,取下冷却。

2.3 铝还原环节

目前国标GB/T 1706-2006及相关的文献报导的方法都是加入铝片的同时就加盖盖氏漏斗,实际操作发现,在铝片没有反应到接近完全的时候就加盖盖氏漏斗会严重影响测定结果,若加盖时间太晚,二氧化钛被氧化结果偏低,影响准确度。同时,铝片的大小、质量、加入铝片之前待测液的温度对还原的速度和效果都有一定的影响。如果铝片反应不完全会导致结果有偏差,可能是四价钛没能全部转化为三价钛造成结果偏低;也可能是铝与高价铁发生氧化还原反应,影响准确度,且碳酸氢钠的加入量也不宜太多,若加入量过多,易发生喷溅。

铝还原环节提高准确度的方法:先将待测溶液加热至沸腾,加入预先准备好的铝片(将大约5 cm×8 cm大的铝片沿长边对折成约1.5 cm的长条形,用剪刀剪成段状),逐渐一片片放入待测溶液中,待瓶内铝片95%以上反应完(即出现亮片时)立即用液封装置进行液封(此时装置中的液体大约占装置体积的1/3左右),同时将电炉调至低温加热,直至颜色呈紫红色且溶液是澄清透明状,取下冷却。先不急于补加饱和碳酸氢钠液体,但要确保盖氏漏斗中还有饱和碳酸氢钠液体,待瓶内液体平静,随时补加饱和碳酸氢钠液体(控制好加入Na HCO3的量),盖氏漏斗中的液体不能漏空。整个环节要掌握好盖式漏斗的加盖时间。采用液封装置(专利号:ZL 2013 2 0608206.3)结果更为理想。

2.4 滴定环节

滴定环节提高准确度的方法:铝片还原后的样品只要手能抓取的温度就进行滴定,硫氰酸铵取5 ml,滴定时先快速流下滴定标液,接近终点时再逐滴加入。

3 实验及讨论

3.1 铝簿空白实验

为了考查铝片加入量对测定结果准确度的影响,做了空白实验,结果见表1。

从表1可知铝片量2 g和2.5 g所测定的空白值基本一致,所产生的少量差异是因为硫氰酸铵与过量的Fe3+形成硫氰化铁(血红色)有一个灵敏度所致,属于正常的滴定操作误差,因此只要此操作控制好了,是不会考虑铝片的空白值对测定结果的影响的。

3.2 转移试样、铝片的加入量以及溶样环节停止加热时机的实验

通过查阅资料可知[1],转移试样、铝片的加入量对TiO2准确度的测定影响较大,故为了找到降低其影响的方法做了以下几组实验(见表2),结果按(1)式计算

式中:V—硫酸铁铵消耗体积,ml;

ρ—硫酸铁铵标准溶液的浓度,mol/L;

M—二氧化钛的摩尔质量,g/mol;

m—二氧化钛样品质量,g。

表1 空白实验

表2 TiO2准确度影响因素实验结果

通过表2实验结果得知,试样钛白粉的测定值与分析纯很接近;转移试样时用干湿毛刷可以大大提高实验的准确度;溶样环节注意观察三角瓶瓶体的变化,在硫酸冒烟一直到瓶体出现透明时再停止加热为最佳时机,加入铝片的量控制在2.000 g～2.500 g范围比较好。

3.3 盖氏漏斗和自制液封装置对照实验

现有国标GB/T 1706-2006在滴定环节所涉及的液封装置——盖氏漏斗在使用过程中发现,偶尔有密封不理想的现象,其可能存在原因有:(1)橡胶塞与盖氏漏斗的颈的直径本身不匹配。(2)橡胶塞老化与三角瓶密封不严。针对这一问题,自制了一种液封装置实用新型专利(专利号:ZL 2013 20608206.3)。通过采用国标方法中的盖氏漏斗和自制液封装置进行对比实验,所得结果见表3。

表3 液封装置对照实验结果

由表3实验结果可知:自制液封装置实验结果与盖氏漏斗的数据相差不大。但采用自制液封装置所得结果极差更小,精密度更高。因此采用自制液封装置能大大提高操作的稳定性。

4 总结

综上所述,提高测定钛白粉中二氧化钛准确度应从称样及移样环节、溶样环节、铝还原环节、滴定环节及滴定速度、盖式漏斗的密封性等几个方面着手。其中称样及移样环

节、铝还原环节影响最大,盖式漏斗密封性不好也会带来较大的偶然误差,这几方面是分析操作中需要十分注意的。这些影响因素除称量转移环节外,其它几个方面对于高含量二氧化钛样品(如高钛渣、钛精矿、钛铁合金等)中钛的测定也可以采纳。在实际分析工作中,按上述改进方法进行,可以提高分析的准确度。

[1] GB/T 1706-2006.二氧化钛颜料[S].2006

The Research of Method to Improve the Accuracy of Determination of Titanium Dioxide Content in Titanium Dioxide

FENG Xiang-qing1,TANG Guo-pan1,Tao Xiang-jun2

(1.Faculty of Resource and Panzhihua University,Panzhihua 617000,Sichuan,China; 2.School of Mathematics and Economics,Southwestern University of Finance and Economics,Chengdu 611130,Sichuan,China)

By titanium dioxide pigment GB/T 1706-2006 national standard method of aluminum foil reduction-ferric ammonium sulfate method and repeated analysis of the content of titanium dioxide in titanium white,it is found that the accuracy of titanium dioxide content in titanium white is not high by the national standard method of determination.It is summarized through the experiment a method to improve the analysis accuracy of titanium dioxide content in titanium white.This article mainly expounds the method to improve the accuracy of determination of titanium dioxide content in titanium dioxide.

improve,titanium dioxide,analysis,accuracy

TF801.3

A

冯向琴,副教授,主要从事高校冶金、化学检验等教学和实践工作。

1001-5108(2016)05-0066-06