自动电位滴定法测定混合碱及不确定度的评定-辽宁化工2022年06期

摘      要： 目的 建立自动电位滴定法测定混合碱成分含量，并评定产生的不确定度。方法  称取一定质量的试样，溶解完全后，用0.1 mol·L^-1 HCl进行自动电位滴定;建立数学模型对测定时产生的不确定度进行评定。结果 所选混合碱试样中w（Na₂CO₃）为（65.00±0.730 8）%，w（NaOH）为（34.98±0.394 6）%。结论  该方法操作简便，滴定终点易确定，准确性高;标准溶液标定、使用玻璃量器及滴定仪器是影响测定准确的显著因素，可以考虑尽可能地使用准确级别较高的仪器，或者对仪器进行校正，以此减小其对测定结果造成的影响。

关  键  词：自动电位滴定法;混合碱;不确定度

中图分类号：TQ014     文献标识码： A     文章编号： 1004-0935（2022）06-0870-04

混合碱是指含有两种或两种以上的碱或碱性盐类组成的混合物^[1]。通常所说的混合碱主要是指硭灰混合碱，它由碳酸钠（Na₂CO₃）、碳酸氢钠（NaHCO₃）和氢氧化钠（NaOH）三种碱，混合形式主要分为两种，第一种是Na₂CO₃和NaOH;第二种是Na₂CO₃和NaHCO₃。混合碱在石油化工方面的应用非常广泛，常作为一项有效评价乙烯工艺脱酸、脱硫的重要指标^[2];其次，借助混合碱溶解性能好的优点，其常被用于各工业废水污水排放治理4iDcUSfIeGMfgIA2fhrXXw==，如印染、电镀、化工、造纸等行业废水;混合碱还被广泛用于去除磷酸盐和大多数的重金属，降低生化需氧量，起到杀灭细菌和病毒的效果^[3]。

通常，鉴定混合碱中成分组成及确定各成分含量的方法有双指示剂法^[4-5]，它是利用加入两种指示剂，用HCl标准溶液去滴定混合碱的方法。测定时，先加入酚酞，用HCl标准溶液滴定至终点，再加入甲基橙继续滴定至终点。这种方法可以实现对混合碱的测定，但是手动操作比较繁琐，耗时长效率低;其次对滴定过程中的操作要求很高，如滴定速度、摇动待测液的速度及终点颜色的把控，在造成误差的同时也造成了很大的局限性^[6]，一方面对于深色、浑浊的样品的终点很难准确判断，另一方面，对于视觉障碍的人们限制了其在此方面的就业。近年来，借助科技发展的红利，仪器越来越自动化、智能化。自动电位滴定法被广泛用于混合碱的分析检测^[9]，基于滴定剂和待测样之间的定量反应，利用计算机程序自动控制的优势，实现自动判断滴定终点，自动处理测定数据，并一键打印出分析报告。自动电位滴定法操作简便，自动化、智能化程度高，测量准确度高，分析效率高。

本实验通过自动电位滴定法实现了对混合碱的分析测定，并对测定过程中的不确定度进行了分析，不确定一般可以用来有效检验实验中获得的数据是否准确，同时还能体现测定中各因素对测定结果的影响，因此分析测定过程的不确定度具有非常重要的意义^[10]。在本实验中，以HCl标准溶液作为滴定剂，对混合碱（Na₂CO₃+NaOH）进行分析测定，并通过建立数学模型对实验过程中存在的各种因素的不确定度进行了分析评定。

1  实验试剂与仪器

1.1  试剂

浓HCl、Na₂CO₃、NaOH（分析纯，北京化学试剂有限公司）、去离子水。

1.2  仪器

916 Ti-Touch自动电位滴定仪（瑞士万通中国有限公司）、滴定管加液单元： 20 mL。ML503电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）、移液管、容量瓶、烧杯（江苏三爱思科学仪器有限公司）。

2  实验步骤

2.1  0.1 mol·L^-1 HCl标准溶液的标定

1）0.1 mol·L^-1 HCl标准溶液。用吸量管量取

4.17 mL的浓HCl至500 mL的容量瓶中，加水稀释至刻度线，摇匀后（此时HCl标准溶液的浓度约为0.1 mol·L^-1），置于自动电位滴定仪的滴定瓶中。

2）准确称取0.106 g Na₂CO₃至200 mL的烧杯中，加少量水溶解后加水至100 mL。

3）开机后，编辑方法（滴定条件、结果计算（公式、小数保留、单位）、报告输出），在做好所有的准备工作后，按下开始键，进行标定。

4）0.1 mol·L^-1 HCl标准溶液浓度的计算公式为：

2.2  混合碱（Na₂CO₃和NaOH）的分析测定

3  结果分析

混合碱中Na₂CO₃和NaOH的质量分数测量中存在的不确定度分析来源大致相同，现以Na₂CO₃质量分数测定为例进行详细研究，主要有以下几点：HCl标准溶液多次标定产生的不确定度为A类不确定度用u_rel（1）表示，配制0.1 mol·L^-1 HCl使用的玻璃量器产生的不确定用u_rel（2）表示，混合碱的重复多次测量产生的不确定度为A类不确定度用u_rel（3）表示，称量试样产生的不确定度为B级不确定度u_rel（4）表示，温度引入的不确定度用u_rel（5）表示，由全自动电位滴定仪测定引入的不确定度用u_rel（6）表示。

3.1  HCl标准溶液的标定所造成的不确定度u_rel（1）

从表1可知，经过3次平行标定，HCl标准溶液的浓度为0.1001 mol·L^-1。

3.2  使用的玻璃量器引入的不确定度u_rel（2）

3.3  混合碱重复多次测量产生的不确定度u_rel（3）

3.4  由于称样所引起的不确定度u_rel（4）

3.5  温度产生的不确定度u_rel（5）

3.6  全自动电位滴定仪产生的的不确定度u_rel（6）

3.7  混合碱测定的合成标准不确定度的分析评定

在混合碱中w_Na2CO3和w_NaOH的测定过程中，如表3所示，产生的不确定度来源主要有标准溶液标定、使用玻璃量器、试样多次测定、称量试样、温度、滴定仪器等。为了综合体现对不确定度的评定结果，需要将以上几个不确定来源合成综合的标准不确定度。

4  结 论

本实验通过自动电位滴定法对混合碱（Na₂CO₃和NaOH）的成分含量进行了分析测定，整个过程操作简便、结果准确。同时建立数学模型对测定过程中产生的不确定度进行了详细的分析、计算。由结果分析可知，在用自动电位滴定法测定混合碱实验中，影响测定结果的主要不确定度来源有：用电子天平称样试样、使用分度吸量管和容量瓶量器、用自动电位滴定仪滴定试样。以上不确定度因素大多是由仪器造成的，属于可校正性误差，可以考虑尽可能地使用准确级别较高的玻璃仪器、电子天平及自动电位滴定仪等，或对使用的仪器进行校正，以此减小其对测定结果造成的影响。其次，在测定过程中，也要尽可能使温度稳定在一定的范围内，使其波动较小，以减小对测定造成的影响。

参考文献：

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[11]国家质量监督检验检疫总局.常用玻璃量器：JJG 196-2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

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Determination of Mixed Alkali by Automatic Potentiometric

Titration and evaluation of Uncertainty

WU Ji-qiang LIU Ying-hua LIAO Guo-chao， YUAN Bing-qing， WANG Yan-xia， CHENG Wei-jie

（Lanzhou Petrochemical University of vocation technology， Lanzhou Gansu 730000， China）

Abstract：  An automatic potentiometric titration method was established for the determination of mixed alkali， and the uncertainty was evaluated. After a certain mass of samples were weighed and dissolved completely，    0.1 mol·L^-1 HCl was used for automatic potentiometric titration. A mathematical model was established to evaluate the uncertainty. The results showed that ωtrQbHAYZmAPGsQ/+eyT0AQ==（Na₂CO_3） and ω（NaOH） were （65.00±0.730 8）% and （34.98±0.394 6）% respectively. The method was easy to operate， the end point of titration was easy to determine and the accuracy was also high. The calibration of standard solution， the use of glass gauge and titration instrument were the noteworthy factors affecting the accuracy of the measurement. It could be considered to use the instrument with higher accuracy level as far as possible， or to calibrate the instrument， so as to reduce the influence of the instrument on the measurement results.

Key words：  Automatic potentiometric titration; Mixed alkali; Uncertainty