酸鹼度分析方法
2024-02-05 10:08:15 3
專利名稱：酸鹼度分析方法
技術領域：
本發明涉及有機分析中酸鹼濃度的分析方法，具體公開一種有水解離子存在或者弱酸弱鹼體系酸鹼度分析的方法。
背景技術：
酸鹼滴定的原理是在等當點前後溶液pH值會有較大突躍。基於該點，一般採用能夠在滴定pH突躍範圍內顏色發生變化的顯色劑來作為指示劑，這種方法的優點是簡便快速。但對於不適宜用顯色劑的情況，人們多採用V～ΔpH/ΔV法，取ΔpH/ΔV最大時所消耗滴定液的體積為滴定終點時所消耗的量；或者採用pH～V圖法，根據做曲線切線的方法來求得滴定終點時所消耗滴定液的體積。
對於上述不易採用顯色劑的體系，儘管V～ΔpH/ΔV法多數情況能夠奏效，但有時會出現兩個或多個ΔpH/ΔV最大值的情況，即其最大值不止一個，這樣就無法確定滴定的終點；對於採用pH～V圖法，手工作圖非常繁瑣，做起來也會產生相當大的誤差。所以儘管這兩種方法能夠解決不少問題，但都存在一定缺陷。尤其是分析有水解離子存在時的酸鹼度或者弱酸弱鹼的濃度，誤差更大。
技術方案本發明將針對V～ΔpH/ΔV法、pH～V圖法分析溶液酸鹼濃度所存在的問題，提供一種操作簡單、測量準確的酸鹼濃度的分析方法。
酸鹼滴定的原理就是酸鹼滴定曲線斜率最大處即為等當點，這在數學上對應的就是函數二階導數為零的點。根據本原理，本發明所提供的技術方案是用已知濃度的酸/鹼來滴定待測鹼/酸溶液的濃度，從滴定起始到滴定終了，依此記錄每次滴定時混合溶液的pH值和已知濃度的酸/鹼溶液的消耗量x，用三次函數來擬合pH-x滴定曲線pH＝ax3+bx2+cx+z，然後取其二階導數並令其為零，即=-b3a]]>為滴定終點時已知濃度的酸/鹼溶液所消耗的體積，依據該體積，計算出待測鹼/酸溶液的濃度。
為了使擬合的三次函數曲線更能反應滴定過程，在滴定到拐點附近，取樣點儘量密集。
這種方法防止了V～ΔpH/ΔV法出現多個最大值情況的發生，因為它的最大值是唯一的；另外，這種將滴定突躍部分所有點都用上的方法還有效地避免了由於個別點出現偏差造成的誤差，將誤差降到最小；同時，該方法直接採用excel軟體擬合曲線，自動得到所需的pH-x滴定曲線的擬合方程，根本不用手工作圖，因此該方法能夠簡便準確地分析有水解離子存在時溶液中自由酸鹼的濃度、或者弱酸弱鹼的濃度。
圖1為實施例1所測得的的pH-x滴定曲線；
圖2為實施例2所測得的的pH-x滴定曲線1；圖3為實施例2所測得的的pH-x滴定曲線2；圖4為實施例2所測得的的pH-x滴定曲線3；圖5為實施例2所測得的的pH-x滴定曲線4；實施例下面將結合兩個具體的實施例，對本發明所提供的技術方案作進一步解釋。
實施例1大量硝酸鋁存在的情況下自由硝酸的濃度分析。該體系中由於含有水解較強的鋁離子，因此直接酸鹼滴定指示劑法沒法對體系中的自由硝酸進行濃度分析。而採本發明所提供的三次函數擬合法就能很好地解決這個問題。用1mol/L的NaOH溶液來滴定2ml的未知濃度的Al(NO3)3溶液的濃度，從滴定起始到滴定終了，依此記錄每次滴定時混合溶液的pH值和NaOH溶液的消耗量，用excel軟體擬合pH-x滴定曲線為pH＝-1.5077x3+54.718x2-660.42x+2653.8，然後取其二階導數並令其為零，則=54.71831.5077=12.10ml]]>即是滴定終點時NaOH溶液消耗的體積，再依據滴定終點時酸鹼平衡的原理，計算出硝酸鋁溶液的濃度為2.02mol/L。
在用excel軟體擬合pH-x滴定曲線時，R2＝0.9983，表明本實施例中擬合出的曲線的符合性非常好。該方法已經成功地用稀TBP萃取工藝1AF、1AW樣品中硝酸的濃度分析。
實施例2二甲基羥胺是用於核燃料後處理工藝中鈾鈽分離的還原劑和支持還原劑，準確分析它們的濃度對研究工藝流程有非常重要的意義。目前對二甲基羥胺的濃度分析一般採用的是以鹽酸滴定，甲基紅為指示劑顯色的方法。該方法的缺點是顯色劑變色不明顯，不容易判斷滴定終點，但利用本發明所提供的方法則能夠很好地解決這個問題。如附圖2～5所示，用實施例1所提供的操作步驟，對四個二甲基羥胺平行樣品分別用0.1001ml鹽酸滴定，用excel軟體擬合pH-x滴定曲線，算出的四個平行樣所消耗鹽酸的體積分別為VHCl1＝20.865/0.6814/3＝10.21mlVHCl2＝16.222/0.5113/3＝10.58mlVHCl3＝18.044/3/0.5864＝10.26mlVHCl4＝32.57/3/1.0518＝10.32ml將四者取平均，得出滴定1ml二甲基羥胺消耗0.1001ml鹽酸的體積10.34ml，則二甲基羥胺的濃度為1.035mol/L。
利用計算機軟體來實現本發明提供的通過擬合pH-x三次函數滴定曲線來測定未知溶液酸鹼度的方法，也應受於本發明要求保護的範圍。
權利要求
1.一種酸鹼度分析方法，用已知濃度的酸/鹼來滴定待測鹼/酸溶液的濃度，從滴定起始到滴定終了，依此記錄每次滴定時混合溶液的pH值和已知濃度的酸/鹼溶液的消耗量x，在滴定終點利用酸鹼平衡的原理計算出待測鹼/酸溶液的濃度，其特徵在於用三次函數擬合pH-x滴定曲線pH＝ax3+bx2+cx+z，然後取其二階導數並令其為零，則=-b3a]]>即是滴定終點時已知濃度的酸/鹼溶液所消耗的體積，依據該體積，計算出待測鹼/酸溶液的濃度。
2.根據權利要求1所述的酸鹼度分析方法，其特徵在於在滴定到拐點附近，取樣點儘量密集。
3.根據權利要求1所述的酸鹼度分析方法，其特徵在於用excel軟體擬合pH-x滴定曲線。
4.根據權利要求1所述的酸鹼度分析方法，其特徵在於用兩個以上的平行樣品，取其消耗體積的平均值為已知溶液的消耗量。
全文摘要
本發明提供了一種有水解離子存在或者弱酸弱鹼體系酸鹼度分析的方法。該方法用用三次函數擬合pH－χ滴定曲線pH＝aχ
文檔編號G01N31/16GK1804617SQ200510135529
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月30日 優先權日2005年12月30日
發明者賈永芬, 潘永軍, 魏豔 申請人:中國原子能科學研究院