快速测定磷酸二氢钾生产过程中液相硫酸根含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速测定磷酸二氢钾生产过程中液相硫酸根含量的方法，属于分析化学领域。该方法包括以下步骤：取不同体积梯度的氯化钡标准溶液加入比色管中，依次加入酸、稳定剂、指示剂、待测试样，迅速摇动比色管30s，观察比色管颜色变化。若相邻比色管一支呈红色、一支呈白色，则待测液硫酸根浓度在这两支比色管所标志的浓度之间。本发明专利技术是对现有玫瑰红酸钠比色法的改进，通过稳定剂的加入，使其在酸性条件下也能适用，且消除了过渡色，提高了检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分析化学领域，具体涉及到在利用磷酸氢钙和硫酸氢钾进行复分解反应生产磷酸二氢钾的过程中快速测定液相硫酸根含量的方法。
技术介绍
湖北三宁化工股份有限公司自主开发出了利用磷酸氢钙和硫酸氢钾反应制备磷酸二氢钾的新工艺(专利号CN102424374A)，该工艺需将反应料浆中液相硫酸根含量控制在1.5％(质量分数，下同)以下，这就需要提供一种快速测定硫酸根含量的方法，以实现生产上对液相硫酸根含量的实时监控。目前测定硫酸根含量的方法主要有重量法、滴定法、比色法、分光光度法等。重量法准确度高、方法成熟，但步骤繁琐、耗时长，不适用于快速分析。滴定法一般在pH大于5的条件下，用标准氯化钡溶液或者EDTA进行滴定，但在该pH值条件下钡离子能够与磷酸根离子结合生成沉淀，导致较大的误差，同时还存在滴定终点变色缓慢的问题。分光光度法具有快速、准确的优点，但应用于本体系时需要将试样稀释至少50倍甚至更高，且一旦生产不正常容易超出标准曲线测定范围。玫瑰红酸钠比色法是一种应用比较广泛的方法，它是在pH5.5～7的条件下，以玫瑰红酸钠为指示剂，通过显色情况来确定硫酸根的浓度范围，具有精度高、速度快的优点，但是应用于本体系时也存在磷酸根与钡离子结合的情况，而在酸性较强的环境中又容易形成粉红色的过渡色，造成较大误差。此可见目前并无一种完全适用于该磷酸二氢钾生产过程中快速测定液相硫酸根含量的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够准确、快速测定复分解法生产磷酸二氢钾过程中液相硫酸根含量的方法，以实现对反应的实时监控。经检测，磷酸氢钙和硫酸氢钾经反应、过滤后，所得滤液pH值为3～5，磷酸二氢钾含量在20％左右，硫酸根含量0.5％～2.5％，钙、镁离子含量为0.2％～1.0％，其他杂质如铁、铝、氯、氟等离子的含量均在0.1％以下。本专利技术的主要内容是对现有的玫瑰红酸钠比色法进行改进，使之能够适用于复分解法生产磷酸二氢钾体系中液相硫酸根含量的测定。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种快速测定磷酸二氢钾生产过程中液相硫酸根含量的方法，所述方法包括：用滴定管分别取四个体积梯度的0.1mol/L氯化钡标准溶液注入4支25mL比色管中，分别加入等量的酸调节体系pH值2～4，然后依次加入稳定剂、玫瑰红酸钠指示液，再用移液管分别吸取等体积的待测滤液(2～5mL)加入四支比色管内，迅速摇动比色管30s左右，观察比色管颜色变化。若相邻比色管一支呈红色、一支呈白色，则待测液硫酸根浓度在这两支比色管所标志的硫酸根浓度之间。按照下式计算试样中硫酸根的浓度：式中V0为加入的待测滤液的体积，单位为mL；V1、V2分别为变色的两支相邻比色管加入的标准氯化钡溶液的体积，单位为mL；c为标准氯化钡溶液的浓度，单位为mol/L，ρ为待测滤液的密度，单位为g/mL。所述玫瑰红酸钠溶液：10g/L，称取玫瑰红酸钠粉末1g溶于水稀释至100mL，该溶液易变质，使用时间不得超过24小时。所述氯化钡标准溶液：浓度为0.1mol/L：称取BaCl2·2H2O试剂24.4g溶于水，稀释至1000mL，放置1～2天(如溶液浑浊应进行过滤)，标定后使用。所述稳定剂为乙醇、丙酮、三乙醇胺、三氯甲烷、甲基异丁基酮、硬脂酸甘油酯中的一种或几种。稳定剂在体系中以乳液微球的形式存在，当玫瑰红酸根与钡离子结合后，能够被稳定剂捕捉，从而保证玫瑰红酸根与钡离子在酸性条件下也正常结合，而对硫酸根与钡离子结合没有影响。所述氯化钡标准溶液的体积梯度一般取0.5mL，比如四支比色管分别加入3mL、3.5mL、4mL、4.5mL氯化钡标准液。如果四支试管均呈红色，则需按0.5mL的差值减少氯化钡标准溶液的加入量，即首先吸取2.5mL，然后2.0mL，1.5mL，...按上述方法分别进行分析操作，直至比色管前一支呈红色、后一支呈白色为止。相反，若四支试管均呈白色，则需按0.5mL的差值增加氯化钡标准溶液的加入量，即首先吸取5.0mL，然后5.5mL，6.0mL，...按上述方法分别进行分析操作，直至溶液前一支呈红色、后一支呈白色为止。为了减少实验次数，可先对试样中硫酸根含量进行预估，再根据式(1)倒推出对应需要加入标准氯化钡溶液的体积；亦可先将所加氯化钡标准溶液的体积梯度设为1mL，确定大致范围后再减为0.5mL。所加酸为盐酸或醋酸，更优选的，所述酸为醋酸。实验发现，醋酸能够与稳定剂发生某种协同效应，减少过渡色的出现，使体系变色更敏锐。可能的原因是玫瑰红酸钡被稳定剂捕捉后形成乳液微球，醋酸对硫酸钡进入微球具有一定的阻抑作用，从而避免了白色的硫酸钡与红色的玫瑰红酸钡混合出现显色不明显的情况。通过调整酸的加入量，并用精密pH计测定体系pH值(比色结束后测定)，探索了体系pH值对测定结果的影响，最终优选体系最佳pH为2.0～2.6。本专利技术能够用于复分解法生产磷酸二氢钾过程中的实时监控，检测5分钟即可完成，最佳检测范围0.2％～5.0％，精度可达到0.05％。与传统的玫瑰红酸钠比色法相比，本专利技术的优点在于：(1)通过加酸降低体系pH值，避免了磷酸根的干扰，使得此方法能够应用于复分解法生产磷酸二氢钾的过程中；(2)通过稳定剂的加入，将玫瑰红酸钠比色法的适用范围大幅扩展，使其在pH2～4的环境下也能灵敏变色；(3)通过稳定剂与醋酸的协同作用，基本消除了过渡色(粉色)的出现，使体系变色更敏锐，提高了检测精度；具体实施方式:以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。实施例1用滴定管分别取3mL、3.5mL、4mL、4.5mL氯化钡标准液注入4支25mL比色管中，然后分别依次加入2mL醋酸溶液、4mL稳定剂(50％乙醇+30％三氯甲烷+20％硬脂酸甘油酯)、5～6滴玫瑰红酸钠指示液。将试样过滤，用移液管分别吸取4mL滤液加入四支比色管内，塞紧管塞后迅速摇动比色管30s左右，四支比色管颜色依次为白色、白色、白色、红色，按照(1)式计算得到试样中硫酸根含量为0.85％，同时用重量法测定试样中硫酸根含量为0.81％，两者误差为0.04％。比色结束后用精密pH计测得四支比色管pH值2.5～2.6。实施例2用滴定管分别取3mL、3.5mL、4mL、4.5mL氯化钡标准液注入4支25mL比色管中，然后分别依次加入3mL醋酸溶液、4mL稳定剂(40％乙醇+40％三氯甲烷+20％甲基异丁基酮)、5～6滴玫瑰红酸钠指示液。将试样过滤，用移液管分别吸取2mL滤液加入四支比色管内，塞紧管塞后迅速摇动比色管30s左右，四支比色管颜色均为白色。另取一支比色管加入5mL氯化钡标准液，其他操作同上，比色管颜色为红色。按照(1)式计算得到试样中硫酸根含量为1.90％，同时用重量法测定试样中硫酸根含量为1.84％，两者误差为0.06％。比色结束后用精密pH计测得该组比色管pH值在2.2～2.3。实施例3用滴定管分别取2mL、2.5mL、3mL、3.5mL氯化钡标准液注入4支25mL比色管中，然后分别依次加入3mL醋酸溶液、4mL稳定剂(40％乙醇+40％丙酮+20％三乙醇胺)、5～6滴玫瑰红酸钠指示液。将试样过滤，用移液管分别吸取2mL滤液加入四支比色管内，塞紧管塞后迅速摇动比色管30s左右，四支比色管颜色分别为白色、白色、红色、红色，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速测定磷酸二氢钾生产过程中液相硫酸根含量的方法，其特征在于包括以下步骤：用滴定管分别取四个体积梯度的氯化钡标准溶液注入4支25mL比色管中，分别加入等量的酸调节体系pH值2～4，然后依次加入1～3mL稳定剂、5～6滴玫瑰红酸钠指示液，再用移液管分别吸取2mL待测滤液，加入四支比色管内，迅速摇动比色管30s，观察比色管颜色变化，若相邻比色管一支呈红色、一支呈白色，则待测液硫酸根浓度在这两支比色管所标志的硫酸根浓度之间，按照下式计算试样中硫酸根的浓度：式中V0为加入的待测滤液的体积，单位为mL；V1、V2分别为变色的两支相邻比色管加入的标准氯化钡溶液的体积，单位为mL；c为标准氯化钡溶液的浓度，单位为mol/L，ρ为待测滤液的密度，单位为g/mL。

【技术特征摘要】
1.一种快速测定磷酸二氢钾生产过程中液相硫酸根含量的方法，其特征在于包括以下步骤：用滴定管分别取四个体积梯度的氯化钡标准溶液注入4支25mL比色管中，分别加入等量的酸调节体系pH值2～4，然后依次加入1～3mL稳定剂、5～6滴玫瑰红酸钠指示液，再用移液管分别吸取2mL待测滤液，加入四支比色管内，迅速摇动比色管30s，观察比色管颜色变化，若相邻比色管一支呈红色、一支呈白色，则待测液硫酸根浓度在这两支比色管所标志的硫酸根浓度之间，按照下式计算试样中硫酸根的浓度：式中V0为加入的待测滤液的体积，单位为mL；V1、V2分别为变色的两支相邻比色管加入的标准氯化钡溶液的体积，单位为mL；c为标准氯化钡溶液的浓度，单位为mol/L，ρ为待测滤液的密度，单位为g/mL。2.根据权利要求1所述的快速测定磷酸二氢钾生产过程中液相硫酸根含量的方法，其特征在于：所述的氯化钡标准溶液的加入量为1～7mL，其体积梯度为0.5mL。3.根据权利要求1所述的快速测定磷酸二氢钾生产过程中液相硫酸根含量的方法，其特征在于：如果四支试管均呈红色，则需按0.5mL的差值减少氯化钡标准溶液的加入量，即首先吸取2.5mL，然后2.0mL，1.5mL，...按上述方法分别进行分析操...

【专利技术属性】
技术研发人员：周炜，张小元，廖秋实，肖林波，谭贤妮，熊其莲，
申请(专利权)人：湖北三宁化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42