鈦白副產硫酸亞鐵中鎂離子的含量分析

趙業軍，錢 欣，王桂兵，周朗坤，王瑩瑩

（1.武漢東湖學院 生命科學與化學學院，湖北，武漢 430212；2.湖北中醫藥大學 藥學院，湖北 武漢 430065）

鈦白粉（TiO2）是目前工業生產中極為重要的一種無機化工顏料，硫酸法生產鈦白粉會產生大量副產FeSO4，大約每生產1t 的鈦白粉就會產生2.5～3.5t的副產物FeSO4粗品[1]。FeSO4的綜合利用通常從精制開始，但FeSO4粗品中存在大量的金屬陽離子雜質，尤其是Mg2+雜質很難檢測并去除，因此，找出一種簡便快捷、經濟、準確的測定鈦白副產FeSO4中Mg2+含量的方法就顯得尤為重要和迫切。離子選擇性電極法所用的電極使用壽命短且性能不穩定；火焰原子吸收法和等離子發射光譜法（ICP—AES）測定結果雖可靠準確，但儀器價格較高，很難在工廠中得到普及[2，3]。EDTA 絡合滴定法和紫外分光光度法的操作相對簡便，并且成本低廉，適用于工廠普及[4]。本文對EDTA 絡合滴定法和紫外分光光度法進行研究，以期尋找出適合工業生產應用的快速準確的分析方法。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

FeSO4（工業級 武漢方圓鈦白)；FeSO4、MgSO4、NH4Cl、草酸銨、鹽酸羥胺、NH4OH，天津登峰；酸性鉻藍K（天津福晨）；抗壞血酸、乙二胺四乙酸二納，西隴科學；無水乙醇、25% NH3·H2O，天津天力；三乙醇胺（國藥集團化學）；鈣羧酸指示劑、鉻黑T，天津致遠；以上試劑均為分析純。

i3 型紫外可見分光光度計（濟南淘能）；TDL-80-2B 型離心機（上海安亭）。

1.2 EDTA 絡合滴定法

樣品溶液以鉻黑T 為指標劑，EDTA 標準溶液對其進行滴定，計算Mg2+的濃度。

1.3 測定方法

用NH3-NH4Cl 緩沖液調節樣品溶液pH 值，加入草酸銨溶液使Fe2+沉淀，定容靜置取上清液離心，再吸取離心管中上清液至容量瓶中，依次加入抗壞血酸溶液、酸性鉻藍K-乙醇溶液、NH3-NH4Cl 緩沖液，定容顯色后，在室溫環境下用紫外分光光度法測定其吸光度。

2 結果與討論

2.1 EDTA 絡合滴定法分析

樣品溶液加入NH3-NH4Cl 緩沖溶液后形成了大量灰綠色膠體分散在溶液中，以致無法判斷滴定終點。經分析，出現的灰綠色膠體為Fe（OH）2，產生原因是FeSO4粗品溶液中含有大量Fe2+，目前方法中的三乙醇胺的用量遠遠不足以屏蔽Fe2+干擾，在加入NH3-NH4Cl 緩沖溶液后，溶液變為堿性，生成的Fe（OH）2進一步氧化為Fe（OH）3膠體，從而導致無法觀測到滴定終點?？紤]EDTA 絡合滴定法的靈敏度較低，準確度不高，因此，EDTA 絡合滴定法不適用FeSO4中Mg2+含量分析。

2.2 紫外分光光度法分析

2.2.1 用草酸銨排除Fe2+干擾 草酸根離子可以和Fe2+反應，生成難溶于水的草酸亞鐵沉淀，反應式如下：

2.2.2 測定波長的選擇 取10mL 配好的1mg·mL-1Mg2+標液，稀釋10 倍，得到100μg·mL-1的Mg2+標液，取5mL 100μg·mL-1的Mg2+標液于比色管中，用NH3-NH4Cl 緩沖液調節pH 值為8～10，再加入10mL草酸銨溶液，用去離子水稀釋到25mL 刻度線，再取1.0mL 至比色管中，依次加入0.6mL 抗壞血酸溶液，1.6mL 酸性鉻藍K 乙醇溶液，2mL pH 值為9.5 的NH3-NH4Cl 緩沖液，用去離子水稀釋至10mL 刻度線，在室溫環境下顯色后測定其吸光度，結果見圖1。

圖1 最大吸收波長曲線Fig.1 Maximum absorption wavelength curve

由圖1 可見，Mg2+與酸性鉻藍K 形成的紅色絡合物的最大吸收波長是540nm。

2.2.3 草酸銨用量的影響 在FeSO4溶液中加入NH3-NH4Cl 緩沖溶液調節pH 值，分別加入5、10、15、20mL 草酸銨，靜置沉淀后發現，加入5mL 草酸銨中的沉淀量明顯少于其他樣品，判斷加入5mL 草酸銨用量不足，Fe2+沒有完全沉淀。取另外3 個樣品離心，再分別吸取離心管中上清液顯色，測定其吸光度，結果見圖2。

圖2 草酸銨溶液用量對吸光度的影響Fig.2 Effect of the dosage of ammonium oxalate solution on absorbance

由圖2 可見，草酸銨用量在10mL 以上時，Fe2+已經可以完全沉淀，且草酸銨的用量不會干擾吸光度的大小，故使用10mL 的草酸銨最合適。

2.2.4 緩沖液pH 值的影響 取上述配好的混合液，分別加入pH 值為9、9.5、10、10.5、11 的NH3-NH4Cl 緩沖溶液中進行顯色實驗，10min 內和20min內進行檢測，結果見表1。

表1 緩沖液pH 值對吸光度的影響Tab.1 Effect of the buffer pH on absorbance

由表1 可見，在20min 內pH 值為10、10.5、11的樣品顏色不穩定，容易褪去，使數據失效，其原因可能是當緩沖液pH 值達到10 以上時，形成的Mg-鉻藍K 的紅色絡合物不穩定，易于分解；而緩沖液pH 值為9～9.5 時，Mg-鉻藍K 紅色絡合物相對穩定，顯色后溶液吸光度也基本保持穩定，綜合考慮，選用pH 值為9.5 的NH3-NH4Cl 緩沖溶液。

2.2.5 標準曲線 配制Mg2+濃度為0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4μg·mL-1的溶液，按實驗方法分別顯色，在室溫環境下測吸光度，繪制標準曲線見圖3。

圖3 Mg2+標準曲線Fig.3 Mg2+standard curve

由圖3 可見，標準曲線線性方程y=0.0402x+0.0015，R=0.9992，線性相關良好，可用于樣品檢測。

2.3 加標回收實驗

取2mL Mg2+標液，轉移至100mL 容量瓶中，用2mg·mL-1的FeSO4溶液定容。取2mg·mL-1的FeSO4溶液于1 號容量瓶中、取加標溶液5mL 于2 號容量瓶中，按實驗方法分別顯色，在室溫下測得吸光度及計算結果見表2，帶入工作曲線，計算得加標回收率為98.5%。

表2 加標回收實驗結果Tab.2 Spiking and recovery experiment results

2.4 測定鈦白副產物FeSO4 中Mg2+含量

取1g 鈦白副產物FeSO4粗品于加去離子水攪拌溶解過濾，轉移至100mL 容量瓶中定容。樣品溶液按照研究方法進行分析,實驗結果見表3。

表3 樣品吸光值及含量Tab.3 Absorbance value and content of samples

由表3 可見，1g FeSO4粗品中含10.70mg 的Mg2+，含量約為1.07%。

3 結 論

本文研究鈦白副產物FeSO4粗品中Mg2+含量的紫外分光光度檢測方法，經加標回收的方法驗證了方法的可行性。該方法不需要大型昂貴的設備，且操作簡便、成本低廉、準確性高，適合工廠普及使用。