电解液中铝离子含量方法的选择

王芳

（新疆众和股份有限公司乌鲁木齐830013）

电解液中铝离子含量方法的选择

王芳

（新疆众和股份有限公司乌鲁木齐830013）

针对电解液的铝离子含量的检测，通过对三种分析方法的比较，确定了一种简易快速实用的分析方法。

NaOH滴定法分析铝离子含量检测

0 前言

在铝阳极箔腐蚀工序过程中采用酸性电解液（含强酸和铝盐），其铝离子含量对工序质量有重大影响，需要定时分析和严格控制。这种酸性电解液酸度不高（2～4mol∕L），铝离子含量较高（0.2～0.5mol∕L），要求每半小时检测一次。采用传统NaOH滴定法分析铝离子含量，分析速度快，但近滴定终点时，由于生成大量氢氧化铝沉淀，溶液非常浑浊，导致指示剂甲基橙颜色由橙色变黄色变化不易准确判断，使误差增大。采用常规EDTA滴定法分析铝离子含量，准确度高，但分析时间较长（约30min∕样），对于实时控制不利。鉴于以上情况，我们提出了以氟化钾作掩蔽剂，NaOH滴定法分析铝离子含量，通过试验，确定了适用的检测条件。经过与上述两种方法比较，本方法可提高分析速度（约15～20min∕样），且分析准确度较高。

1 实验方法

1.1 传统NaOH滴定法铝含量的测定

1.1.1 原理

待测溶液中主要含有强酸和其铝盐，阳离子包括H+和Al3+。

第一步：酚酞作指示剂，用NaOH标准溶液滴定，至pH值约为8～10，指示剂由无色变为红色，发生反应如下：

H++OH_=H2O

Al3++3OH－=Al(OH)3(沉淀)

此时COH_=CH++3CAl3+，已知NaOH溶液浓度，可算出H+和Al3+的总含量，即总酸度，简称T1；

第二步：甲基橙作指示剂，用NaOH标准溶液滴定，至pH值约为3～5，指示剂由橙色变为黄色，发生反应如下：

H++OH－=H2O

而此时Al3+不与OH－发生反应COH_=CH+，通过已知NaOH标准溶液浓度，可算出H+含量，即自由酸度，简称T2；由总酸度减去自由酸度，可计算出铝离子的含量，即CAl3+(mol∕L)=（T1-T2）∕3。

1.1.2 检测方法

（1）总酸度的测定：用单标移液管移取电解液10mL于装有20～30mL纯水的容量瓶中，定容至100mL，摇匀、静置作为母液。移取母液10mL于250mL锥形瓶中（用洗瓶将杯壁残留液冲入烧杯中），加2滴（2g∕L）酚酞指示剂。用0.5mol∕L的NaOH标准溶液滴定至溶液呈稳定的微红色（30s内不褪色），记录消耗NaOH标准溶液（CNaOH）的体积V1；计算方法：T1(mol∕L)=CNaOH×V1。

（2）自由酸度的测定：用10mL单标移液管移取(1)中定容好的母液10mL于250mL锥形瓶中，加2滴（2g∕L）甲基橙指示剂。用0.5mol∕L的NaOH标准溶液滴定至溶液呈稳定的黄色（30s内不褪色），记录消耗NaoH标准溶液（CNaOH）的体积V2；计算方法：T2(mol∕L)=CNaOH×V2。

（3）铝含量（C）=(T1-T2)∕3。

1.2 氟化钾作掩蔽剂NaOH滴定法铝含量的测定

1.2.1 原理

待测溶液中主要含有强酸和其铝盐，阳离子包括H+和Al3+。

第一步：酚酞作指示剂，用NaOH标准溶液滴定，至pH值约为8～10，指示剂由无色变为红色，发生反应如下：

H++OH_=H2O

Al3++3OH_=Al(OH)3↓

此时COH_=CH++CAl3+，已知NaOH溶液浓度，可算出H+和Al3+的总含量，即总酸度，简称T1；

第二步：酚酞作指示剂，氟化钾作铝离子掩蔽剂，用NaOH标准溶液滴定，至pH值约为8～10，指示剂由无色变为红色，发生反应如下：

H++OH-=H2O

Al3++F_→(AlF6)3-

此时COH-=CH+，通过已知NaOH标准溶液浓度，可计算出H+含量，即自由酸度，简称T2；由总酸度减去自由酸度，可计算出铝离子的含量，即CAL3+=（T1-T2）∕3。

1.2.2 检测方法

（1）总酸度的测定：用单标移液管移取电解液10mL于装有20～30mL纯水的容量瓶中，定容至100mL，摇匀、静置作为母液。移取母液10mL于250mL锥形瓶中，加2滴（2g∕L）酚酞指示剂。用0.5 mol∕L的NaOH标准溶液滴定至溶液呈稳定的微红色（30s内不褪色），记录消耗NaOH标准溶液（CNaOH）的体积V1；计算方法：T1(mol∕L)=CNaOH×V1。

（2）自由酸度的测定：用10mL单标移液管移取(1)中定容好的母液10mL于250mL锥形瓶中，加5 mL（200g∕L）氟化钾，加2滴（2g∕L）酚酞指示剂。用0.5mol∕L的NaOH标准溶液滴定至溶液呈稳定的微红色（30s内不褪色），记录消耗NaOH标准溶液（CNaOH）的体积V2；计算方法：T2(mol∕L)=CH+=CNaOH×V2

（3）铝含量（C）=(T1-T2)∕3。

1.3 EDTA法铝含量的测定

1.3.1 原理

本法系依据过量的乙二胺四乙酸二钠(EDTA)与铝离子发生反应完全后,在pH为5～6时(适宜的滴定酸度)，以二甲酚橙为指示剂，加入KF，使KF与Al3+反应，置换出EDTA，用标准Zn2+溶液滴定置换出的EDTA，由此计算出Al3+的含量。反应如下：

Al+Y（过量）=AlY+Y（剩余）

Y（剩余）+Zn→ZnY再用F_置换出ALY中的Y，以Zn2+标准溶液滴定Y

AlY+6F-→(ALF6)3-+Y

此时Zn2+量的浓度相当于Y的量的浓度，同时也相当于Al3+的量的浓度。

因此由消耗Zn2+标准溶液的体积，计算出Al3+的含量。

1.3.2 检测方法

（1）用单标移液管移取成品样10mL于250mL锥形瓶中，加入20～30mL水，加0.05mol∕LEDTA溶液10mL，二甲酚橙（2g∕L）指示剂2滴，用（1+1）氨水调至溶液恰成紫红色，然后，滴加（1+1）HCl将溶液调成黄色，再过量2滴，溶液煮沸2min左右，取下，冷却，加（200g∕L）六次甲基四胺溶液20mL，此时溶液应呈黄色，如不呈黄色，可用HCl调节。再补加（2g∕L）二甲酚橙2滴，用0.05mol∕L锌标准溶液滴定至溶液由黄色刚变为紫红色（此时，不计滴定的体积，注意不要过量）。加入200g∕LKF溶液15mL，将溶液煮沸2min左右，取下冷却，再补加2g∕L二甲酚橙指示剂2滴，此时溶液应呈黄色。再用0.05mol∕L锌标液滴至溶液由黄色变为紫红色（30s内不褪色），即为终点，记录消耗锌标准溶液的体积VZn。

（2）计算方法：铝含量（C）=0.05×VZn。

1.4 试剂

采用铝阳极箔腐蚀工序过程中使用的酸性电解液（含强酸2.0～4.0mol∕L和铝盐0.2～0.5mol∕L）。

（1）0.5mol∕LNaoH标准溶液（标定）；

陶瓷艺术是通过造型和装饰的形式特征表现的，也是利用材料和技术为基础实现的。众所周知，中国绘画是独领风骚的，所必需的工具是毛笔、墨、砚和颜料，线条和笔墨死基本构成要素，中国绘画所表现的画中意及韵味在陶瓷上都可以得到很好的表现，且中国绘画对于陶瓷装饰同样有着深远的影响，形成与众不同的装饰理念和表现方法。而陶瓷绘画是指在只有两度空间的平面瓷板上进行的纯绘画创作表现，是作为一幅画而独立存在的，不是器物上的装饰纹样，它和一般的中国画本质是相同的，不用考虑对器物造型的适应，只是在瓷质的表面上去探寻符合工艺特点的处理手法。

（2）0.05mol∕LEDTA溶液：称取18.6g乙二胺四乙酸二钠，加热溶于1000mL水中，冷却稀释至刻度，摇匀；

（3）2g∕L乙醇溶液酚酞；

（4）2g∕L水溶液甲基橙；

（5）2g∕L水溶液二甲酚橙；

（6）200g∕L六次甲基四胺溶液；

（7）HCl(1+1)溶液；

（8）0.05mol∕L锌标准溶液:称取3.2690g锌粒（高纯99.99%），溶于10mL水及25mL盐酸（分析纯），移入1000mL容量瓶中，稀释至刻度摇匀；

（9）200g∕LKF溶液:称取200g无水氟化钾（pH≈7.00）（分析纯），溶于水，稀释至1000mL，摇匀;

（10）1+1氨水。

2 实验数据及讨论

2.1 氟化钾用量的确定

表1 氟化钾用量的确定

由表1可知，氟化钾用量应为2.0mL以上，分析结果稳定。氟化钾用量过低，不能完全置换铝离子，使分析结果偏低。

2.2 三种分析方法测定铝含量的检测结果

三种分析方法测定铝含量的检测结果对比见表2。

表2 三种分析方法测定铝含量的检测结果对比

（1）同一人员、同一实验室进行以上三种分析方法的试验，通过结果的比对，三种分析方法的检测结果均满意。

（2）采用NaOH滴定法分析铝离子含量，分析速度快，但接近滴定终点时，由于生成大量氢氧化铝沉淀，溶液浑浊，导致指示剂甲基橙颜色由橙色变黄色终点不易准确判断，使误差增大。

（3）KF掩蔽法分析铝离子含量，分析速度快，用氟化钾作掩蔽剂，滴定过程中不生成沉淀，指示剂颜色变化明显，终点容易判断，使误差减小。

（4）EDTA测定铝含量，准确度高，滴定终点容易判断，但分析时间较长，不利于生产工艺的控制。

综上所述，采用KF掩蔽法分析铝离子含量，不但分析速度快，而且终点容易判断，误差小，操作简便，故更适合于生产工艺控制的需求。

3 结论

（1）本方法测定原理所谓酸度差减法测定铝，实际上是指待测试样中包括铝离子在内的总酸度，与经氟化钾掩蔽铝离子后，待测试样的酸度差。采用氟化钾作掩蔽剂，以NaOH为标准溶液滴定法，氟化钾用量不可过低，否则不能完全掩蔽铝离子，使分析结果偏低；

（2）氟化钾作掩蔽剂NaOH标准溶液滴定法不生成沉淀，指示剂颜色变化明显，滴定终点容易判断。

（3）氟化钾作掩蔽剂NaOH标准溶液滴定法易于操作，准确度高，检测速度快，适用于生产需求。

通过大量分析实践验证，氟化钾作掩蔽剂，NaOH标准溶液滴定检测铝离子含量，此法即操作简易，准确度高，且分析速度快，可应用于本公司实际生产工艺中对铝含量的控制要求。

[1]黄应钢，何北海，等.铝离子在线检测原理及其仪器开发.造纸技术和科学，2001，20（4）.

[2]铝离子和钠离子的定量测定化学方法.分析化学.

[3]段春迎，白志平，等.专利一种利用糖基萘酚的铝离子检测方法.

[4]酸碱滴定法，分析化学.

[5]EDTA法测定混合液中铁、铝含量.化工分析.

[6]蔡波.专利碱分离-EDTA络合滴定法测定铝量.

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收稿：2015-01-20

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.06.022