当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

甲基橙碱度测定滴定终点颜色判断探讨


2014 年第 4 期 总 第 170 期









METALLURGICAL POWER

55

甲基橙碱度测定滴定终点颜色判断探讨
杨秀莲
四川攀枝花 617062 ) (攀钢能动中心,


【摘

要】 碱度是一种水的综合性指标, 检测方法一般采用滴定分析, 其方法虽然简单, 但是滴定终点颜色

的判断, 对其测定结果至关重要。依据理论进行实验, 将到达终点颜色的滴定样品测定 pH 值, 得出判断滴定终 点的颜色标准, 并用于日常的检测分析, 使测定结果能有效指导生产。 【关键词】 甲基橙碱度;颜色;滴定终点;pH 值 【中图分类号】 TQ085 【文献标识码】 B 【文章编号】 (2014 ) 1006-6764 04-0055-03

DOI:10.13589/j.cnki.yjdl.2014.04.020

Color Judgment at End Point of Titration in Alkalinity Determination with Methyl Orange
YANG Xiulian
(The Energy and Power Center of Pangang Group V-Ti Co., Ltd., Panzhihua, Sichuan 617062, China)

【Abstract】 As a composite indicator of water, alkalinity is usually measured with titration analysis. Though it is a simple method, color judgment at the end point of titration is essen - tial to measurement result. Experiment was carried out based on theory, to determine the pH value of titration sample reaching end-point color and obtain the color standard for judgment of titration end point, which was applied in everyday inspection analysis, enabling analysis re - sults to effectively guide production. 【keyword】 alkalinity of methyl orange; color; end point of titration; pH value

1 前言
碱度表征的是溶液和酸反应的能力,通常用水 中所含能与强酸定量作用的物质总量来表示。水中 碱度的产生主要是由于碳酸盐、重碳酸盐及氢氧化 物的存在, 但在特殊情况下硼酸盐、 磷酸盐和硅酸盐 也会产生一定碱度。 废水及其他复杂体系的水体中, 还含有有机碱类、 金属水解性盐类等, 均为碱度组成 部分。 在这些情况下, 碱度就成为一种水的综合性指 标, 代表能被强酸滴定的物质总和。 自然水体碱度通 常是由于碳酸盐、 碳酸氢盐及氢氧离子造成的, 因此 总碱度一般可以表示成这些成分浓度的函数。碱度 指标常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶 解性和毒性,是对新水和废水处理过程控制的判断 性指标。 若碱度是由过量的碱金属盐类所形成, 则碱 度又是确定这种水是否适宜于灌溉的重要依据。 碱度的测定值因使用的指示剂终点 pH 值不同 而有很大的差异, 只有当试样中的化学组成已知时, 才能解释为具体的物质。对于天然水和未污染的地 表水, 可直接以酸滴定至 pH 为 8.3 时消耗的量确定

为酚酞碱度; 以酸滴定至 pH 为 3.1~4.4 时消耗的量 确定为甲基橙碱度,通过计算,可求出相应的碳酸 盐、 重碳酸盐和氢氧根离子的含量。对于废水、 以及 被污染的水,则由于组分复杂,这种计算无实际意 义,往往需要根据水中物质的组分确定其与酸作用 达到终点时的 pH 值, 然后, 用酸滴定以便获得所需 参数, 并作出解释。 我公司日常所测定的水样一般为金沙江原水 、 新水和间接循环冷却水,就碱度项目测定而言污染 较小, 其水体碱度组成视为主要是重碳酸盐、 碳酸盐 及氢氧化物。 因此, 通过测定水样碱度可直接计算其 组成成分, 为攀钢各工序水处理提供水质基础参数。

2 碱度测定方法
用标准酸滴定水中碱度是各种方法的基础。目 前常用的有两种方法,即电位滴定法和酸碱指示剂 滴定法, 两种方法均可根据需要和现场条件选用。 以 酚酞做指示剂,由红色变为无色时,溶液 pH 值为 此时的滴定结果称为 “ 酚酞碱度 ” , 被测溶液中 8.3, 氢氧根以及一半的碳酸根已经反应;以甲基橙做指

冶 56







METALLURGICAL POWER

2014 年第 4 期 总 第 170 期

由黄色变为红色时, 溶液的 pH 值为 3.1 ~4.4, 示剂, 此时的滴定结果称为 “总碱度” 或 “甲基橙碱度 ” , 这 时碳酸氢根已经全部转化为碳酸或游离二氧化碳 。 两种碱度滴定过程的化学方程式如下 : ) ; (酚酞碱度 OH-十 H+=H20 ) ; CO 十 H =HCO (酚酞碱度 + ) 。 HCO3 +H =H2O 十 CO(甲基橙碱度 2 2.1 电位滴定法 电位滴定法根据电位滴定曲线在终点时的突 跃, 确定特定 pH 值下的碱度, 它不受水样浊度 、 色 度的影响, 适用范围较广, 但现场需要电源。 原理: 用玻璃电极为指示电极, 甘汞电极为参比 电极,用酸标准溶液滴定其终点通过 pH 计或电位
23 + 3

酚酞指示的终点, 记录硫酸标准溶液消耗量, 再加入 3 滴甲基橙指示剂,继续用硫酸标准溶液滴定至溶 液由黄色变为橙红色时到达第二个终点,甲基橙指 示的终点记录硫酸标准溶液用量。

3 指示剂法存在问题
酸碱滴定中因酚酞指示剂是无色的二元弱酸, 当滴定到终点时由碱式型转变成共轭酸性,溶液由 红色到无色, 颜色变化较大, 终点容易判断, 结果误 差自然就较小;而甲基橙碱度滴定终点颜色是由黄 色变成红色, 颜色变化范围较小, 再加上人眼对颜色 判断的个体差异, 终点判断误差相对较大, 结果偏差 大。 因甲基橙理论变色点 pKHIN=3.4, pH 在 pKHIN-1 以下时, 观察到的是指示剂的酸式色, 即红色, pH 在 观察到的是碱式色, 即黄色, 所以其 pKHIN+1 以上时, 理论变色范围应为 2.4~4.4, 而实测变色范围是 3.1~ 表明甲基橙要由红色变成黄色, 碱式色的浓度 4.4, 应是酸式色浓度的 10 倍; 而酸式色的浓度只要大于 碱式色浓度的 2 倍, 就能观察出酸式色 (红色 ) , 这是 由于人眼对红色较之对黄色更为敏感的缘故。所以 甲基橙的变色范围在 pH 值小的一端就要短一些, 基于此原因我们在滴定过程中终点颜色的判断就会 出现较大的偏差,所判断滴定终点颜色的 pH 值偏 高, 致使结果偏低。 为此, 我们进行了系列实验, 将日 常分析的甲基橙碱度滴定所判断的终点颜色用酸度 计测定其 pH 值, 并将比对情况统计见表 1。
表 1 终点颜色与 pH 值比对表
水样 名称 热电环水 1 热电环水 2 自配溶液 原水 新二 分析者 1# 1 1
#

滴定仪指示, 以 pH8.3 表示水样中氢氧化物被中和 及碳酸盐转为重碳酸盐时的终点,与酚酞指示剂刚 刚褪色时的 pH 值相当; 以 pH3.1~4.4 表示水中重 碳酸盐 (包括原有重碳酸盐和由碳酸盐转成的重碳 酸盐) 被中和的终点与甲基橙刚刚变为橙红色时的 pH 值相当。电位滴定法可以绘制成滴定时 pH 值 对酸标准滴定液用量的滴定曲线,然后计算出相应 组分的含量或直接滴定到指定的终点。 步骤: 分取 100 mL 水样置于 200 mL 高型烧杯 中, 用硫酸标准溶液滴定, 当滴定到 pH8.3 时到达第 一个突跃终点, 即酚酞指示的终点, 记录硫酸标准溶 液消耗量,继续用硫酸标准溶液滴定至 pH 值达 3.1 ~4.4 时到达第二个突跃终点即甲基橙指示的终 点记录硫酸标准溶液用量。 2.2 酸碱指示剂法 用酸碱指示剂判断滴定终点的方法简便快速, 适用于控制性试验及例行分析,并且不受场地和电 源条件限制。目前我们主要采用此方法。 原理: 水样用酸标准溶液滴定至规定的 pH 值, 其终点由加入的酸碱指示剂在该 pH 值时颜色的变 化来判断。 当滴定至酚酞指示剂由红色变为无色时, 溶液 pH 值即为 8.3,指示水中氢氧根离子已被中 和, 碳酸盐均被转为重碳酸盐; 当滴定至甲基橙指示 剂由黄色变成橙红色时, 溶液的 pH 值为 3.1~4.4, 指 示水中的重碳酸盐 (包括原有的和由碳酸盐转化成 的)已被中和。 根据上述两个终点到达时所消耗的酸 标准滴定溶液的量, 可以计算出水中碳酸盐、 重碳酸 盐及总碱度。 步骤:分取 100 mL 水样置于 250 mL 三角瓶 中, 加入 2 滴酚酞指示剂, 用硫酸标准溶液滴定, 当 滴定到溶液由红色变为无色时到达第一个终点, 即

消耗体积 /mL 16.4 16.8 37.8 5.2 5.2

终点 颜色 橙黄 橙红 橙黄 橙黄 橙黄

终点 pH 值 4.46 4.32 4.68 4.78 4.58

结果 ( ) / mmol/L 8.2 8.4 18.9 2.6 2.6

#

2 2

#

#

表 1 可以看出测定的 5 个水样,其中只有热电 环水 2 的滴定终点在要求的 pH 范围内,即终点水 样呈橙红色。而日常分析中我们判断的终点颜色均 为橙黄色, 即终点提前了, 滴定消耗体积偏小, 结果 普遍偏低。

4 方法探讨
针对存在的问题,我们开展了甲基橙碱度测定 终点颜色判断探讨活动, 具体方案如下: 用基准试剂碳酸钠配制浓度为 4.1 18.00 mmol/L 的碱度标准溶液,配制 0.05%的甲基橙指示剂以及

2014 年第 4 期 总 第 170 期









METALLURGICAL POWER

57

浓度为 0.05 mol/L 的硫酸标准溶液; 4.2 分别取 100 mL 碳酸标准溶液 6 组置于 250 加入 3 滴甲基橙指示剂, 溶液呈黄色, mL 三角瓶中, 用硫酸标准溶液滴定,分别记录不同滴定终点颜色 时的各种参数; 4.3 将标准溶液不同滴定终点颜色的溶液用酸度 计分别测定其 pH 值, 结果统计见表 2。
表 2 标准溶液滴定终点颜色与 pH 值比对表
标液 序号 1 2 3 4 5 6 消耗体积 /mL 32.0 33.0 33.4 35.0 35.8 36.0 终点 颜色 黄色 橙黄 橙黄 橙黄 橙红 红色 终点 pH 值 4.80 4.60 4.52 4.49 4.40 4.11 结果 误差/% ( ) / mmol/L 16.00 16.50 16.70 17.50 17.90 18.00 11.1 8.33 7.2 2.8 0.6 0

根据以上实验结果我们对此条件进行校验, 结 果见表 3。
表 3 水样滴定终点颜色与 pH 值对比表
水样名称 消耗体积/mL 终点颜色 终点 pH 值 结果( ) / mmol/L 原水 原水 新二 新二 5.40 5.40 5.45 5.45 橙红 橙红 橙红 橙红 4.37 4.38 4.41 4.41 2.70 2.70 2.72 2.72

校验结果与结论一致,当终点颜色判断为橙红 色即能够满足分析误差要求,并且终点 pH 值控制 在 4.40±0.05 范围内。

5 结论
通过对常规甲基橙碱度测定终点颜色判断试 验, 得到甲基橙碱度的滴定终点颜色应为橙红色, 并 且终点 pH 值在 4.40±0.05 范围的结论, 按此条件控 制, 测定结果准确 、 真实可靠, 能为攀钢各种水处理 提供准确有效的基础参数资料。
【参 考 文 献】
[1]刘针主编.化验员读本(化学分析)[M].北京工业出版社.2003

表 2 显示 4、 5、 6 号标液滴定误差均小于 5% , 已在滴定误差允许的范围内,但是 4 号的滴定终点 仍偏高于理论范围。虽然 6 号没有滴 pH 值为 4.49, 定误差, 但终点颜色已是红色, 若要将此颜色定为终 点颜色, 日常分析中可能会造成终点判断滞后, 结果 偏高。结合表 1 和表 2 的实验结果我们认为 5 号结 果比较符合要求, 既满足误差要求, 又能使终点颜色 易于判断, 即终点颜色为橙红色, pH 值 4.4 左右。

2013-11-25 收稿日期:
(1969) , 女, 作者简介: 杨秀莲 1989 年毕业于西南师范大学化学系 应用化学专业, 大学本科, 工程师, 现从事化学检测技术工作。

≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥
(上接第 54 页) 装置套数:8 套 进水量:8×181 m3/h 装置出力:8×136 m3/h RO 回收率≥75% 运行压力(3 年): 1.60 MPa 排列方式:一级两段 设计通量:17.5 LMH 反渗透膜采用美国 DOW 公司的 W30-365FR 抗污染膜元件,采用了陶氏专有抗污染膜技术进行 化学及物理改性, 专门针对有较严格的预处理, 但来 水中仍富含微生物和有机物等污染物的应用领域, 表现出卓越的抗污染能力和可清洗特性,高拖延率 的 FILMTEC RO 膜式世界上清洗 pH 最宽 (1-12 ) 的 原件, 能对无机盐垢、 有机物和微生物实现有效的清 洗。 2.3 混合离子交换器 选用 4 台 (3 用 1 备) 直径为 2800mm 的混合离 子交换器并联运行, 单台混场的出力为 213 m3/h, 滤 速为 43 m/h, 通常, 混床的设计滤速为 40~60 m/h, 低滤速的设计充分保证深度除盐的供水量和产水水 质, 电导率<10 μS/cm, pH: 6~9, SiO2<0.1 mg/L。由于 混床的进水水质离子含量很低,所以大大延长了混 床的再生周期, 从而也减少了酸碱的消耗量。

3 项目的意义
安阳钢铁集团有限责任公司将双膜法运用于工 业废水的深度处理, 成功的减少了排污量, 增加了资 源的利用率, 在减少环境污染的前提下, 提高了效益 值, 降低了生产成本。双膜法处理已经是非常成熟的 深度处理工艺, 整个工艺流程就会运行的非常好。安 阳钢铁集团有限责任公司,在工业废水的深度处理 上迈出了一大步, 此方法环保节能。
[参 考 文 献]
化学工业出版社, [1]任建新.膜分离技术及其应用[M].北京: 2003. (第二版 ) [2]邵刚.膜法水处理技术 [M].北京:冶金工业出版社,2000. 化学化工出版社,2004. [3]张林生.水的深度处理与回用技术[M].北京:

2014-02-10 收稿日期:
(1981) , 毕业于内蒙古科技大学给水排水工程专 作者简介: 柳民涛 业,大学本科,助理工程师,现从事安钢冷轧生产线建设的技术工作。


相关文章:
水中碱度测定的探讨
当前对水中碱度测定通常采用的方法是酚 酞或百里酚蓝-甲酚红与甲基橙或溴甲...停止滴定终点是酸碱指示剂在该点的 pH 值时的颜色的变化来作出判断的,即当...
碱度分析
到达 Pf 终点所消耗的量,记录滤液的甲基橙碱度 Mf...如果滴定终点颜色看不清楚,可用 pH 计测定,pH ...碱度测定的替代方法 8.2.1 概述 所研究的 P1/P2...
《水中碱度的测定》
水中碱度测定 一、水中碱度测定的原理 用标准浓度的酸溶液滴定水样,用酚酞和甲基橙做指示剂,根据指示剂颜色的变化判断终点。根据滴定水样所消耗的标准浓 度的酸...
碱度的测定
3.1.2 酚酞碱度 通过滴定至酚酞指示液终点的方法,随机测定水中全部氢氧根离子和...如果加入酚酞指示液后,无红 色出现,则表示水样酚酞碱度为零。 6.2 甲基橙碱度...
碱度测定方法
5.2 甲基橙碱度测定测定过酚酞碱度的上述水样中,再加 4 滴甲基橙指示剂,若水样出现黄色,用 0.1N 盐酸标准溶液滴定至溶液出现橙色。 6 计算方法 6.1 水样...
实验8 工业废水中总碱度的测定
碱度测定值因使用的终点pH值不同而有很大的差异, 只有当试样中的化学组成已...(2) 再加 3 滴甲基橙指示剂,混匀,用盐酸标准溶液滴定至黄色变为橙红色为止,...
锅炉水中碱度与氯离子的测定
探讨一些水质分析方法的改进,对提高工作 效率有着...在滴定酚 酞碱度的水样中加入甲基橙指示剂,继续用...水 中氯根单独测定时, 终点溶液的颜色变化由黄绿色...
水中碱度测定
加 3 滴甲基橙指示剂, 用待标定盐酸标准溶液滴定至橙黄色刚转变为橙红色, 记录...水中碱度的测定 2页 免费 水中碱度测定研究 3页 1下载券 水中总碱度的测定...
碱度的测定
碱度的测量(HCl 滴定法) 1 原理水样用标准酸溶液滴定至规定的 pH 值, 其终点可由加入的酸碱指示剂在该 pH 值时颜色的变化来判断。 当滴定至酚酞指示剂由红色...
碱度的测定(英语)
碱度测定 1 概述: 本法测定基于酸碱滴定原理即采用...色记下消耗毫升数 a, 再加 2 滴 0.1%甲基橙...酚酞碱度终点的 PH 约为 8.3,全碱度终点的 PH 约...
更多相关标签: