一种硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法技术

本发明专利技术针对湿法炼锌锌生产过程中性硫酸锌液成分的控制，提供一种中性硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，替代测量溶液pH作为浸出和净化过程中性溶液成分控制的依据。其特征在于取一定量的经热过滤的硫酸锌溶液，并加入适量的蒸馏水，插入pH电极在所述的硫酸锌样品溶液和水的混合物中；搅拌均匀后，采用已标定H

A method for the determination of hydrogen peroxide concentration in zinc sulfate solution

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法
本专利技术属分析化学和有色金属冶金领域，主要涉及一种湿法炼锌锌生产过程中性硫酸锌溶液的成分测定方法，具体地说是涉及一种中性硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，替代测量溶液pH，用于浸出和净化过程中中性溶液成分的控制。
技术介绍
在电解锌厂硫酸锌溶液的净化过程中，大量的研究及生产实践表明，在净化过程中锌粉加入后易产生大量的碱式硫酸锌，使得锌粉钝化，影响净化特别是除钴效果，同时导致溶液中产生大量碱式硫酸锌，此外，采用锑盐净化除镍钴的过程中，一般仅是在前液加入少量硫酸调整溶液的pH，过程中仅靠溶液的pH进行控制，在实际生产中，由于缺乏检测手段，溶液中的氢氧化锌处于饱和状态，氢氧化锌和硫酸锌结合导致大量碱式硫酸锌产生。由于该物种粒度细，使得净化渣量大，过滤困难。为了解决这一问题，工业上常采用加入少量硫酸溶解溶液中的氢氧化物，但由于缺乏溶液中针对性的定量检测手段，无法准确控制加酸量，加酸量过多时将导致溶液的酸化，即溶液处于酸性环境，使工艺过程受到影响。加酸量过少又不能达到满意的工艺效果。中国专利CN201410807515.2的公开了一种通过调整置换前液中的pH为1～4.5的来降低置换铜镉时锌粉耗量的方法，通过加入硫酸或电解废液调整置换前液的pH，可使得置换铜镉的锌粉降低50％以上，但此方法未提供加酸量的依据，实际置换过程中，特别是置换除铜镉过程仅控制前液的pH不足以提供加酸依据。中国专利CN102492842A公开了一种砷盐净化过程中测量及控制溶液的BT值的方法及装置，其测量BT值的方法为取净化料浆过滤后量出25ml滤液，再加入25ml蒸馏水，滴入2～4滴甲基橙，采用10g/L的硫酸溶液滴定，至溶液变红为止，所使用的硫酸溶液毫升数为BT值。该专利技术所述的BT值不能准确表征净化过程碱式硫酸锌的本质，这一测定方式也未考虑溶液中锌离子变化导致的滴定终点发生变化的问题，仅是针对砷盐净化的特殊工艺提出的一种近似的测量参数，该测定方法未见在其它工艺过程中应用的报道。美国专利US8021459B2公开了一种硫酸锌净化过程中分离杂质的方法及仪器，其中提及BT(BackTitration)值为反滴定值，其目的也是控制溶液中的碱式硫酸锌的浓度防止锌粉钝化。对于这一类溶解了少量氢氧化物的中性硫酸锌溶液，一直未能找到一种替代pH的测量方法。生产实践和研究均需要一种中性硫酸锌液体中OH-浓度的测定方法，为控制湿法炼锌中性硫酸锌溶液中的成分提供依据。
技术实现思路
：针对上述专利和公开技术的不足，本专利技术的目的在于：为湿法炼锌净化过程中性硫酸锌溶液提供一种替代pH控制的方法，具体的说是提供一种净化过程中产出硫酸锌溶液中氢氧根的测定方法，为中性硫酸锌溶液的成分控制提供依据。具体测定过程技术方案如下：一种硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：取一定量的经热过滤的硫酸锌溶液，并加入适量的蒸馏水，插入pH电极在所述的硫酸锌样品溶液和水的混合物中；搅拌均匀后，采用已标定H+浓度的标准酸缓慢加入硫酸锌溶液中的OH-浓度，滴定过程不断搅拌；记录加入标准酸体积和pH的变化曲线，直至溶液pH小于3.5；并且滴定等当点采用标准酸加入体积和溶液pH的一阶微分曲线判断，采用等当点消耗的所述的标准酸计算溶液的OH-浓度。所述一定量热过滤溶液的体积是5～50ml，加入蒸馏水的量是50～100ml，所述的搅拌是采用磁力搅拌。所述的硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：所述标准酸为硫酸、盐酸，优选盐酸。所述的硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：所述的标准酸浓度采用盐酸和蒸馏水配制，盐酸纯度至少为分析纯，以H+计的浓度为0.1～0.3mol/L，混匀后采用公知的方法对所配制的盐酸水溶液的H+浓度进行标定，标定浓度的盐酸水溶液即为所述的标准酸。所述的采用已标定浓度的盐酸缓慢加入滴定硫酸锌溶液中的OH-浓度的方法，所述的缓慢加酸是在10分钟内缓慢加入。所述的硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：记录加入标准酸体积V和溶液pH的变化并绘制pH-V曲线，根据所绘制的pH-V曲线计算并绘制ΔpH/ΔV-V一阶数值微分曲线，以所述的一阶数值微分曲线上ΔpH/ΔV的最大值对应的标准酸体积作为等当点；所述的记录加入标准酸体积和溶液pH是采用计算机控制的滴定仪自动记录，所述的一阶微分曲线也为计算机自动计算，滴定等当点也为所述的自动化滴定仪自动判断。所述的硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：所述热过滤是在温度70～90℃下进行，优选80～90℃。所述的硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：所述滴定温度为室温。所述OH-浓度的测定方法为：取5～50ml在80～90度下热过滤的硫酸锌液，加入50～100ml蒸馏水，采用0.1～0.3mol/l标定出浓度的盐酸，在搅拌下缓慢加入所述的溶液，直至溶液的pH小于3.5；记录标准酸消耗体积和溶液pH的变化并将记录的滴定体积-pH绘制成图形，根据所记录曲线计算并绘制ΔpH/ΔV-V一阶数值微分曲线，以所述的一阶数值微分曲线上ΔpH/ΔV-V的最大值对应的标准酸体积作为等当点；并且根据等当点所消耗的所述的标准酸消耗的体积计算溶液的OH-浓度。为了进一步说明本专利技术机理，专利技术人对上述过程进行进一步说明。在湿法炼锌生产中，硫酸锌的中性溶液，通常溶解了少量的氢氧化物，主要是氢氧化锌，本专利技术人认为：溶液中的OH-和硫酸锌溶液和渣中的碱式硫酸锌构成了一个复杂的pH缓冲体系，使得溶液的pH基本不发生变化，导致采用测量溶液的pH值不能表征溶液的特性，采用测量溶液pH值作为控制生产工艺过程的依据存在不足。生产实践及研究均发现，将热的硫酸锌净化滤液冷却后，会出现大量白色的沉淀物，这些沉淀物为碱式硫酸锌。这说明溶液中氢氧化锌在硫酸锌溶液中具有一定溶解度，温度越高，溶解度越大，在一定温度下，如果溶液中的氢氧化锌浓度达到饱和，进而和硫酸锌液中的锌离子结合形成碱式硫酸锌沉淀引起锌粉的钝化。本专利技术人的研究还表明，冷却样品至常温后，OH-以固体析出的碱式硫酸锌和部分溶解的氢氧化锌形式存在，碱式硫酸锌为固体无法电离，形成固-液二相缓冲体系，故样品的氢氧化锌浓度变化无法用冷却至常温后的样品pH测量方法表征。其反应为：Zn(OH)2+ZnSO4+xH2O＝Zn(OH)2ZnSO4.xH2O(1)反应(1)导致渣量增加，过滤困难，显然加入硫酸可以将所述的碱式硫酸锌溶解，但如何加入适当的酸，既保持锌粉的活性，又避免过量锌粉的消耗，关键在于加酸量的控制，而控制的基础在于溶液中氢氧化物浓度的测定。纯的酸碱滴定为经典的化学反应，理论滴定的等当点pH为7，但在测定含易水解盐的溶液中游离酸时，滴定到pH＝7时，直接导致金属盐水解而不能获得游离酸数值。对于游离碱的滴定由于易水解的金属离子存在，不能将滴定等当点定为pH＝7时。研究表明，溶液中含有少量氢氧化锌，采用酸直接滴定不能获得准确的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：取一定量的经热过滤的硫酸锌溶液，并加入适量的蒸馏水，插入pH电极在所述的硫酸锌样品溶液和水的混合物中；搅拌均匀后，采用已标定H

【技术特征摘要】
1.一种硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：取一定量的经热过滤的硫酸锌溶液，并加入适量的蒸馏水，插入pH电极在所述的硫酸锌样品溶液和水的混合物中；搅拌均匀后，采用已标定H+浓度的标准酸缓慢加入硫酸锌溶液中的OH-浓度，滴定过程不断搅拌；记录加入标准酸体积和pH的变化曲线，直至溶液pH小于3.5；并且滴定等当点采用标准酸加入体积和溶液pH的一阶微分曲线判断，采用等当点消耗的所述的标准酸计算溶液的OH-浓度。


2.根据权利要求1所述的硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：所述一定量热过滤溶液的体积是5～50ml，加入蒸馏水的量是50～100ml，所述的搅拌是采用磁力搅拌。


3.权利要求1所述的硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：所述标准酸为硫酸、盐酸，优选盐酸，纯度至少为分析纯。


4.权利要求1所述的硫酸锌溶液中氢氧根浓度的测定方法，其特征在于：所述的标准酸浓度采用盐酸和蒸馏水配制，盐酸纯度至少为分析纯，所述的标准酸浓度以H+计的浓度为0.1～0.3mol/L，混匀后采用公知的方法对所配制的盐酸水溶液的H+浓度进行标定，标定浓度的盐酸水溶液即为所述的标准酸。


5.权利要求4所述的测定方法，其特征在于：采用所述标准酸缓慢加入滴定硫酸锌溶液中的OH-浓度的方法，所述的缓慢加酸是在10分钟内缓慢加入。


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【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，张云彭，耿惠，
申请(专利权)人：昆明瀚创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53