旧砂中醋酸盐含量分析方法-DHG-9030A使用

水玻璃化学硬化后模数升高，并失去部分水， 其主要产物由硅凝胶、水玻璃凝胶等组成，这些成 分对水玻璃再生砂的性能有着重要影响，其中水 玻璃旧砂中碳酸盐、醋酸钠将恶化水玻璃再生砂性 能，有必要准确测试其含量，作为评价再生砂性能的依据．通过气体体积法确定碳酸盐的含量．水 玻璃旧砂表面残留物中易溶部分(碳酸钠、醋酸钠 等)可以用水溶解，用结晶紫作指示剂、用高氯酸 标准溶液滴定的非水滴定法不适用于水溶液中醋酸 钠含量的测定．

1 试验材料及方法

1.1 仪器与试剂

仪器包括：电子分析天平，精度为 0.1 mg； DIONEX ICS-90 离子色谱仪；DHG-9030A 型红外恒温干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；KLUP-UV-10 型纯水机；ZD-3A 自动 电位滴定仪；索氏提取装置；大龙牌移液器 1，5， 10 mL 各一支；混砂机；电热套，恒温水浴锅． 所用水为国标三级；CH3COONa•3H2O(纯度为 99%)，CaCl2，MgCl2，BaCl2 试剂(分析纯)；盐酸标 准溶液浓度为 1.0 mol/L；氢氧化钠标准滴定溶液浓 度为 0.1 mol/L；SiO3 2-标准溶液的质量浓度为 1.0 g/ L；0.1%甲基橙指示剂，0.5%酚酞指示剂． 醋酸钠储备溶液的浓度为 0.5 mol/L，准确称取 6.804 g 的 CH3COONa•3H2O，精确至 0.000 1 g，用 适量纯净水溶解，定容至 100 mL 备用． 水玻璃为市售，模数为 3.1，按生产实际，模数 调整为 2.6，密度为 1.5 g/mL；有机酯为宜兴产快酯， 主要成分为乙二醇醋酸酯．

1.2 酯硬化水玻璃砂样品

待测水玻璃砂系襄阳某铸钢厂的酯硬化水玻璃 旧砂及 320℃热干法再生砂，砂样经破碎筛分去除 粗砂块和灰分后备用． 水玻璃砂模拟样品：原砂为 40/70 目福建产硅 砂；将 1.75 g 有机酯加入装有 500 g 原砂的混砂机 中搅拌 60 s，混合均匀后，加入水玻璃 17.50 g，混合 60 s 后出砂，密封保存 24 h 作为待测水玻璃砂样．

1.3 试验方法

1.3.1 醋酸盐的分离和提取方法

称取水玻璃砂样品 100 g(精确至 0.01 g)，加入 5 g 沉淀剂，加入 100 mL 水，混合均匀．提取砂样 中的醋酸盐：采用索氏提取时将混匀后的样品放入 索氏提取器内，烧瓶内加入 100 mL 纯净水，用电 热套加热提取；当采用加热浸提法提取时，将混合 均匀的样品直接在恒温水浴锅加热到 90℃；停止加 热后过滤，并将滤渣洗涤 2～3 次后，合并滤液定容 至 250 mL．

1.3.2 离子色谱条件

离子色谱分析柱为戴安 AS14 阴离子柱．流动 相为3.5 mmol/L碳酸钠与1.0 mmol/L碳酸氢钠的混 合溶液．流速为 1 mL/min，进样体积为 20 μL．检 测器为抑制性电导检测器．

1.3.3 醋酸盐滴定方法

取待测醋酸盐溶液 50 mL 于烧杯中，加入 1 mL 盐酸标准溶液，使试样酸化至 pH  2.8，采用 0.1 mol/L 的 NaOH 标准溶液进行滴定，滴定方法可以 采用自动电位滴定或者滴定管手工滴定．当手工滴 定时，采用甲基橙和酚酞作指示剂；自动电位滴选 用 pH 复合电极，以加入 NaOH 滴定剂的体积为横 坐标，以 ΔE/ΔV(ΔE 为电动势的变化值；ΔV 为体积 的增量)为纵坐标，绘出滴定过程曲线，曲线的两个 峰值分别为盐酸滴定终点和醋酸滴定终点，此时对 应的电位分别为-205 mV 和 85 mV；记录滴定待测 溶液电位从-205 mV 到 85 mV 时消耗 NaOH 标准溶 液的体积 V，砂样中醋酸盐质量分数为 ω   (5 / ) 100 CVM m % ， 式中： ω 为砂样醋酸盐质量分数；C 为 NaOH 标准 滴定溶液浓度；M 为醋酸钠的摩尔质量，即 82 g/mol； m 为砂样质量．

2 试验结果与讨论

取 0.5 mol/L 的醋酸钠储备液 15 mL，加纯净水 定容到 500 mL，得 15 mmol/L 醋酸钠溶液，进行空 白加标回收试验，分别采用自动电位滴定和滴定管 手工滴定，每种方法测 3 次， 表中 δRSD为相对标准偏差．自动电位滴定和滴定管 手工滴定的回收率分别为 100.2%和 103.6%，可见自 动电位滴定法测试的结果准确度和精密度更高，当测试条件允许时应优先选用．手工滴定也能满足要 求，且无需专门滴定仪器，适合铸造厂现场测试．

根据铸造生产实践，有机酯的加入量一般为水 玻璃加入量的 10%～13%，水玻璃加入量约为原砂的 2%～4%，经初步计算固化后的水玻璃砂中醋酸盐的 质量分数约为 0.3%，按前述方法提取定容后的样品 溶液的醋酸钠浓度范围为 10～30 mmol/L．据此， 用纯净水稀释 0.5 mol/L 醋酸钠储备溶液，制备浓度 为 1.00，5.00，10.00，20.00，50.00 和 100.00 mmol/L 的醋酸钠标样并对其平行测定 3 次，在浓度为 5～100 mmol/L 的浓度范围 内，本电位滴定方法的回收率为 98.6%～106.2%，δRSD 为 0.3%～1.6%．这表明在 10～50 mmol/L 的浓度范 围内，本方法具有较高的准确度和精密度，用于测 定水玻璃旧砂中醋酸盐含量是可靠的，而当醋酸盐 的浓度低于 5 mmol/L 时，测定结果存在较大偏差．

3 结语

研究了一种测定酯硬化水玻璃旧砂醋酸盐含量 的方法，该方法通过沉淀分离、索氏提取、酸化后 滴定进行测试．试验结果表明：采用 MgCl2 沉淀去 除碳酸盐和硅酸盐效果较优，当用索氏法提取醋酸 盐时，最佳提取时间为 50 min，提取液定容后加入 过量盐酸酸化至 pH  2.8．将本方法应用于水玻璃 旧砂样品中的醋酸盐检测，测得回收率在 98.6%～ 106.2%之间，醋酸根浓度检出限为 5 mmol/L；采用 该方法对模拟旧砂样品及工厂实际砂样的醋酸盐含 量进行了检测，测试结果仅比离子色谱法结果高出 0.33%，相对标准偏差低于 3%．