硝酸生产中,当快冷酸中铵盐含量过多时,铵盐会与硝酸反应生成硝酸铵而引起爆炸,所以必须控制快冷酸中铵盐含量在一定范围内。生产中可采用分光光度法对快冷酸中铵盐含量进行测量:快冷酸中的微量NH4+与钠氏试剂在微碱性条件下反应生成黄色配合物,控制操作条件,其颜色的深浅程度与铵盐含量呈正比例关系,在分光光度计上进行比色分析,之后即可计算得到快冷酸中的铵盐含量值。
1.仪器及试剂
722型分光光度计
比色管 25 mL
比色皿 1 cm
酸式滴定管 25 mL
移液管 1 mL
微量滴定管 5 mL
氢氧化钠溶液 1.0 mol/L
甲基红-次甲基蓝混合指示剂 1+1
无氨蒸馏水 每升蒸馏水中加入2 mL化学纯浓硫酸和少量化学纯高锰酸钾,蒸馏并收集蒸馏液。
氯化铵标准溶液 称取在90 ℃条件下干燥过的氯化铵1.4857g溶于无氨蒸馏水,移入1 L容量瓶内稀释至刻度,取此溶液10 mL在500 mL容量瓶内稀释至刻度,即得NH4+含量为0.01 mg/mL的氯化铵标准溶液。
钠氏试剂称 取碘化钾5 g溶于5 mL无氨蒸馏水,分次少量加入二氯化汞溶液(二氯化汞2.5 g溶于10 mL热蒸馏水中),不断摇匀,直至微有沉淀为止,冷却后加入冷氢氧化钾溶液(氢氧化钾15 g溶于30 mL无氨蒸馏水中;氢氧化钾溶液必须冷却后才能加到碘化钾-二氯化汞溶液中)30 mL,加无氨蒸馏水100 mL,再加入二氯化汞溶液0.5 mL,静置1 d;取上层清液储于试剂瓶内(用橡皮塞盖紧),在低温处保存,有效期为1个月。若产生沉淀,可再将上层清液取出备用。
2.测定步骤
(1)最优化条件的选择
① 最优波长的选择。取NH4Cl含量50 μg比色管,显色后,取光程1 cm比色皿,以试剂空白为参比溶液,测出其在不同波长的吸光度(A):波长为390、400、410、420、430、440、450、460 nm时,试剂吸光度分别为0.140、0.368、0.359、0.375、0.382、0.340、0.301、0.285 L/(g·cm)。由此可知,430 nm波长处吸光度最大,故选择工作波长430 nm。
② 显色时间的选择。取NH4Cl含量50 μg比色管,显色后,分别放置3、4、5、6、7 min,取光程1 cm比色皿,以试剂空白为参比溶液,在波长430 nm处测定吸光度:显色时间为3、4、5、6、7 min时,吸光度分别为0.378、0.380、0.380、0.382、0.382 L/(g·cm)。由此可知,显色时间在3~7 min内,其吸光度基本保持不变,故选择显色时间5 min。
③ 标准曲线的绘制。在25 mL比色管中,分别加入NH4+含量为0.01 mg/mL的氯化铵标准溶液0.00、0.10、0.30、0.50、0.70、1.00、1.40 mL,然后各加入20 mL无氨蒸馏水稀释后,分别加入3滴酒石酸钾钠和10滴钠氏试剂,用无氨蒸馏水稀释至刻度,放置5 min,于722型分光光度计430 nm波长处分别测定其吸光度,然后绘制标准曲线。
(2)试样的测定
锥形瓶中先加入100 mL蒸馏水及2滴甲基红-次甲基蓝混合指示剂,中和至指示剂变色为灰白色,准确称取1 mL快冷酸样品于该锥形瓶中,用1.0 mol/L的氢氧化钠溶液滴定至灰白色为止,记下滴定体积V。再准确移取1 mL快冷酸样品于25 mL比色管中,加入等量(V)1.0 mol/L的氢氧化钠溶液,并加入无氨蒸馏水稀释至20 mL,然后分别加入3滴酒石酸钾钠和10滴钠氏试剂,用无氨蒸馏水稀释至刻度,同时做试剂空白实验。放置5 min,于722型分光光度计430 nm波长处测定吸光度(A),并在标准曲线上查得NH4+的含量。
3.计算
快冷酸中的铵盐含量用公式NH4NO3(g/L)=80.04/18.04·A进行计算(A—试样吸光度在标准曲线上对应的NH4+含量,mg;80.04—NH4NO3的摩尔质量;18.04—NH4+的摩尔质量)。
4.结语
(1)当加入钠氏试剂后出现浑浊(即NH4+含量高)时,可将样品稀释后再比色。
(2)用分光光度计测铵盐吸光度的关键是得到均匀﹑稳定的黄色溶液;同时,控制溶液pH,以及加入酒石酸钾钠试剂消除Fe3+等离子的干扰,可取得良好的效果。
(3)此分析方法准确度较高,操作简便,能满足化工生产中中控分析的要求。
(陕西兴化 卢海娟)