离子选择电极法测定镁粉中氯离子

离子选择电极法测定镁粉中氯离子

尹台芳;李多容;宗杰

【摘 要】由于氯离子的存在会对不锈钢产生危害,因此及时准确地测定加入到不锈钢焊条药皮中的脱硫剂镁粉中的氯离子含量非常必要.试样经硝酸溶解,加入酚酞指示剂,用氢氧化钠溶液调节pH值至6～8,定容至100 mL后将溶液转移至150 mL烧杯内,加入2 mL硝酸钠溶液,搅拌均匀后直接采用离子选择电极测定镁粉中氯离子含量.实验表明,氯离子质量浓度在0.01～100mg/L范围内与其电位值呈良好的线性关系,检出限为0.005 mg/L.实验方法用于生产用镁粉样品中氯离子含量的测定,相对标准偏差(RSD,n=9)为1.2％;按照实验方法对镁粉样品进行加标回收,回收率在94％～104％之间.与国家轻金属质量监督检测中心采用国家标准方法检测进行对比,测定结果基本一致.%The presence of chlorine ion will cause harm to

the stainless steel,so it is quite necessary to timely and accurately

determine the chlorine ion content added into desulfurizer magnesium

powder in electrode covering of stainless steel.The sample was dissolved in

nitric acid.After adding phenolphthalein indicator,the pH was adjusted to

6-8 with sodium hydroxide solution.The solution was then diluted to 100

mL and transferred into 150 mL beaker.After adding 2 mL of sodium

nitrate solution and uniformly mixing,the content of chlorine ion in

magnesium powder was directly determined by ion selective electrode

method.The experimental results showed that the mass concentration of

chlorine ion in range of 0.01-100 mg/L had good linear relationship to the

corresponding potential value.The detection limit was 0.005 mg/L.The

proposed method was applied for the determination of chlorine ion content in magnesium powder sample.The relative standard deviation

(RSD,n=9) was 1.2％.The recovery tests of magnesium powder sample

were conducted according to the experimental method.The recoveries

were between 94％ and 104％.The found results were consistent with those

obtained by standard method in National Light Metal Quality Supervision

and Inspection Center.

【期刊名称】《冶金分析》

【年(卷),期】2017(037)010

【总页数】4页(P70-73)

【关键词】离子选择电极;镁粉;氯离子

【作 者】尹台芳;李多容;宗杰

【作者单位】四川大西洋焊接材料股份有限公司检测所,四川自贡643000;四川大西洋焊接材料股份有限公司检测所,四川自贡643000;四川大西洋焊接材料股份有限公司检测所,四川自贡643000

【正文语种】中 文

镁粉在不锈钢焊条药皮中加入有明显的补充脱硫效果，尤其在低碱度或低碳酸钙药皮中，其效果更为明显，脱硫过程表现为镁溶入铁水后脱硫。而氯离子对不锈钢的危害极大，如果有氯化物溶液存在，也会产生应力腐蚀。氯离子具有催化作用而使不锈钢产生应力腐蚀开裂，使被破坏的钝化膜无法修复，故腐蚀不断加深，直至金属呈枝状裂纹而被破坏。因此，检测镁粉中氯离子含量在不锈钢焊条生产中意义重大。常见的氯离子测定方法主要有离子选择性电极法[1-2]、离子色谱抑制电导法[3]、比浊法[4-5]、电位滴定法[6-7]、分光光度法[8-10] 、离子色谱法[11-12]、原子吸收光谱法[13]等。本文介绍采用氯离子测定仪直接测定镁粉中氯离子，该方法是通过快速测量被测溶液中氯离子的浓度实现的。将氯离子选择电极和硫酸亚汞参比电极置于被测溶液中，通过电极即可测得两个电极之间的电位，由于电极电位和氯离子浓度的对数呈线性关系，因此可以通过电极电位的测量计算出氯离子浓度，进而计算出氯离子的含量。该方法与目前常见的氯离子测定方法相比更为简单、快速。

1.1 主要仪器与试剂

Bante931氯离子测定仪(般特仪器有限公司)；pCl-1离子选择电极；参比电极：222型硫酸亚汞电极；自动温度补偿。

氯离子标准储备溶液：100 mg/L，准确称取0.164 9 g氯化钠(优级纯，在100～110 ℃干燥箱内干燥2 h，置于干燥器中冷却至室温)于烧杯中，加少量水溶解后，移入1 000 mL容量瓶中，烧杯至少用无氯离子水冲洗3次，洗液并入容量瓶中，然后用无氯离子水稀释至刻度摇匀，制备好的溶液保存在聚乙烯瓶中，取储备液用逐级稀释法制备其他浓度的工作溶液；硝酸钠(ISA)溶液：5 mol/L；硝酸：ρ约1.42 g/mL；硝酸(1+4)；氢氧化钠溶液：100 g/L；酚酞指示剂：1 g/L，称量0.1 g 酚酞，用少量无水乙醇溶解，定容至100 mL容量瓶摇匀即可。

水为符合GB/T 6682规定的三级以上蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。制备及保存溶液的器皿应在硝酸(1+3)中浸泡24 h，并清洗干净，干燥后备用。

1.2 实验方法

称取0.500 0 g试样置于400 mL烧杯中，缓缓加入30 mL硝酸(1+4)，低温加热使其溶解完全，待试样溶解完毕，煮沸，冷却。加入1滴酚酞指示剂，用氢氧化钠溶液调至红色，再用硝酸(1+4)调至红色刚好消失，溶液移入100 mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，此为母液。将母液转移至150 mL烧杯中，加入2 mL ISA溶液，用玻棒搅拌均匀，于已预热2 h的仪器中进行测量。随同实验带试剂空白。

2.1 电极响应平衡时间

膜电位产生是由于响应离子在敏感膜表面扩散建立双电子层结构的结果，因此在离子选择电极与参比电极进入待测溶液后，电位值在快速变化后会暂时稳定在一个值，此时并不是最佳电位值，需要一定的响应时间使电极电位值达到稳定；由于测定时需慢慢摇动，摇动产生的热量会使待测液温度有所升高，且待测液处于暴露空气中，时间过长，对测定结果会产生一定的影响。因此，为考察电极响应平衡时间对测定结果的影响，移取50 mL 0.10 mg/L氯离子标准工作溶液分别考察电极响应平衡时间为0.5、1、2、3、4、5 min时对测定结果的影响，得到测定结果依次为0.119、0.114、0.107、0.100、0.102、0.101 mg/L。

结果表明，电极平衡3～5 min时，分析结果均较为理想，尤其是在电极稳定3

min时，分析值与标准值相差最小，实验选择电极响应时间约为3 min。

2.2 待测溶液测量温度及放置时间

电极电位测定前，待测溶液的酸度需要用硝酸及氢氧化钠溶液进行调节，此时溶液温度会有所变化。为考察温度变化对测定结果的影响，用高纯镁(不含氯)按实验方法进行溶解，加入0.10 mg/L氯离子标准工作溶液，为确保待测液和标准溶液具有相同的离子强度，加入2 mL ISA溶液，用玻棒搅拌均匀，分别对待测溶液进行直接测定及室温放置0.5、1、2、3 h后测定，结果分别为0.122、0.109、0.100、0.100、0.103 mg/L。结果显示待测液溶解后室温放置1～2 h测定效果最佳。本实验选择待测液室温放置1～2 h进行测定。

2.3 测定溶液pH值范围

以0.10 mg/L氯离子标准工作溶液，用硝酸和氢氧化钠溶液调节其pH值，分别在pH值为4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的条件下进行测定，结果依次为0.122、0.113、0.100、0.101、0.100、0.108 mg/L。测得结果显示随着酸度的变化，所测结果有较大的变化，而当测定溶液的pH值在6～8之间时，测定值与标准值相吻合。因此，测定溶液pH值范围选择在6～8之间。

2.4 校准曲线和检出限

准确移取0、1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 mL氯离子标准溶液(0.1 mg/mL)，按实验方法依次进行测定。以测得的电位值为纵坐标(Y)，标准溶液的质量浓度为横坐标(X)建立校准曲线。结果表明，氯离子质量浓度在0.01～100 mg/L范围内与其电位值呈良好的线性关系，其线性回归方程为Y=0.020 62 X+5.753 42E-4，线性相关系数(r)为0.999 3。对空白溶液进行11次平行测定，以测定结果的3倍标准偏差计算方法的检出限，求得方法的检出限为0.005 mg/L。

2.5 精密度试验

取用于生产的镁粉试样，按实验方法测定氯离子含量，并进行精密度考察，结果见表1。

2.6 加标回收试验

为了考察镁粉中氯离子测定结果的正确性，对被测样品进行加标回收试验，结果见表2。表2结果显示，氯离子的加标回收率在94%～104%之间。

2.7 方法比对试验

选定一批镁粉样本，按照实验方法进行测定，并与国家轻金属质量监督检测中心采用的氯化银浊度法(GB/T 13748.18—2005)进行比对，结果见表3。表3结果表明，本法测定值与国标方法测定值基本吻合。

【相关文献】

[1] 张积锴,陈东英,邱小英,等离子选择性电极-标准加入法测定碳酸稀土中氯[J].冶金分析,2017,37(4):22-26．

ZHANG Ji-kai,CHEN Dong-ying,QIU Xiao-ying,et al.Determination of chlorine in rare earth