浅谈工业液碱中氢氧化钠的分析方法

令狐昌翠 1 罗斌 2

1.中国铝业遵义铝业股份有限公司分析化验室技师/助理工程师贵州遵义563100

2.中国铝业遵义铝业股份有限公司分析化验室技师/助理工程师贵州遵义563100

摘要：本文对工业液碱中氢氧化钠的分析方法进行探索，从实际工作中遇到的分析问题进行研究，探讨分析方法的实用性，让分析方法更能有效的为生产提供及时、准确的数据。其次，工业液碱中氢氧化钠的指标不仅影响着生产流程的正常运行，也关乎着企业的经济核算指标，因此，液碱分析方法的高效、便捷、精准等成为铝厂化验部门必究的课题。

关键词：液碱；拜耳法；生产流程；分析方法；精准。

中图分类号：TQ114.26 文献标识：A

前言：工业液碱即液态状的氢氧化钠，亦称烧碱、苛性钠，是拜耳法生产氧化铝的重要原材料之一。工业液碱主要用于拜耳法生产氧化铝的工艺流程中溶出铝土矿得到铝酸钠溶液。进厂液碱氢氧化钠含量一般在42%-51%之间，质量等级主要与其浓度和杂质含量有关，液碱的主要杂质有碳酸钠、氯化钠、铁等，绝大部分杂质浮在液面上，可通过分离除去，碳酸钠杂质对分析液碱中氢氧化钠的影响极大，可通过在分析试液中加入氯化钡试剂，与其反应生成碳酸钡沉淀得以消除干扰。液碱分析的传统分析方法是用10毫升移液管移取10毫升碱液于100毫升容量瓶中，等移液管内碱液充分流完后加水定溶摇匀后待测。此方法存在液碱粘度对氢氧化钠含量分析的影响，加之液碱的粘度受温度的影响极大，甚至冬天容易产生结晶现象，对分析数据的准确性有影响，另外，使用移液管作为定量分析的量取工具，存在人员操作个体误差影响，不仅影响分析比重，也会影响分析浓度。引用定量称取一定量的液碱，定溶在固定的量程内，取稀释液进行分析，这样不仅能消除由于液碱粘度影响附着取样量器的干扰，也便于分析的快捷、效率的提高。分析方法的不断优化，是基于生产分析及公司经济核算指标的控制，只有高效、精准的分析方法才能更好的服务于生产及维护公司利益。

1.液碱的传统分析方法

1.1分析原理

试样溶液中加入氯化钡，将碳酸钠转化成碳酸钡沉淀，然后以酚酞为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定至无色即为终点。

Na₂CO₃+BaCl₂→2NaCl+BaCO₃↓

NaOH+HCl→NaCl+H₂O

1.2分析步骤

用干燥的10mL移液管移取混合均匀的液碱溶液，置于100mL容量瓶中，待碱液自然流出后，用蒸馏水定容摇匀，移取5mL稀释液于500mL锥形瓶中，加入50mL氯化钡试剂，3滴酚酞指示剂，用盐酸标准溶液滴定至无色即为终点。

1.3方法讨论

液碱的粘度受温度的影响较大，粘度又会影响液碱在移液管内的停留时间和附着程度，对于夏季温度较高时，液碱粘度随温度成反向变化（温度越高，粘度越小），粘度越大时，液碱在移液管内的停留时间要长，附着程度加深，对氢氧化钠的分析结果会产生系统偏低现象。粘度越小时，液碱在管内的停留时间就会缩短，对氢氧化钠的分析结果会产生系统偏高现象，例如夏季分析液碱时，存在比重系统偏低，氢氧化钠系统偏高现象，正是由于液碱粘度影响了液碱在量器中的停留时间，这是采用量器分取液碱进行分析存在的方法弊端。表1为夏季分析不同液碱时的分析数据，表2为冬季寒冷时分析不同液碱的分析数据。

表1夏季分析不同液碱样品的分析数据

名称	比重（g/mL）	NaOH（%）
液碱1	1.537	50.54
液碱2	1.535	50.36
液碱3	1.536	50.66
液碱4	1.534	50.22
液碱5	1.537	50.63
液碱6	1.538	50.59

表2冬季分析不同液碱样品的分析数据

名称	比重（g/mL）	NaOH（%）
液碱Ⅰ	1.545	50.28
液碱Ⅱ	1.547	50.21
液碱Ⅲ	1.544	50.09
液碱Ⅳ	1.536	49.82
液碱Ⅴ	1.540	49.86
液碱Ⅵ	1.543	50.34

从表1和表2可以看出温度对液碱的粘度影响很大，粘度的存在会导致采用量器量取一定量体积作为分析方法的定量分析会引起系统误差。温度较高时，液碱的比重偏低，氢氧化钠的分析数据偏高，温度较低时，比重偏高，氢氧化钠的分析数据偏低。

2.外界环境对液碱分析的影响

在实际工作中，外界环境（温湿度）对分析化验会产生影响，通常采用配备空调、除湿器等设备稳定环境的温度，降低其影响，但实际工作中还要考虑成本问题，特别是冬季企业限电生产的情况下，这无形中增加了企业的负担，从企业降本增效的角度出发，这种方法不可取。想要在企业降本增效措施中做实、做细，只有从分析方法上进行优化，摒弃弊端，创新思路，攻克难题。

液碱中氢氧化钠的分析方法，在实际应用中也不断在完善。较早的液碱比重分析采用的是100mL量筒量取液碱称重，这种方法存在误差大、精度低、劳动量大等特点，为适应生产分析的要求，改为采用10mL移液管量取碱液称重，这一步骤不仅可以满足比重的分析，还可以完成试液的制备，用于氢氧化钠的分析，但这样的方法在液碱粘度的影响下又存在分析弊端，温度起主导作用，对其浓度、比重产生了影响。特别是寒冷的冬天，液碱容易结晶，但结晶的温度是随着其浓度的改变而发生变化的，随着浓度的升高，氢氧化钠溶液的结晶温度也明显升高，而且浓度越高的液碱，其结晶后溶解的温度也明显升高。拜耳法生产氧化铝需要的工业液碱含量一般在42%-51%之间，这样的浓度在温度降到10度左右就慢慢的出现结晶现象。结晶会使液碱部分的浓度降低，因为液碱中的溶剂水从固态变为液态的速度比溶质氢氧化钠快，所以分析含有结晶的液碱时，氢氧化钠的分析数据偏低，因此有结晶的液碱需加热使其完全溶解，冷却至室温再分析。表3是同一结晶液碱加热溶解后不同温度下的比重及浓度分析结果。

表3不同温度下同一液碱样品的比重、氢氧化钠的分析结果

名称	温度（℃）	比重（g/mL）	NaOH（%）
液碱	32	1.532	50.42
液碱	29	1.535	50.36
液碱	24	1.537	50.27
液碱	20	1.540	50.14
液碱	18	1.543	50.10
液碱	11	1.548	49.88

从上表可以看出，加热后的液碱，温度越高，其粘度越低，结果偏高，接近室温（20℃）时，分析数据稳定在一定的范围内。

3.改变取样方式，降低环境因素对分析的影响

3.1试液的制备

采用吸管吸取一定量的液碱样品进行称量（约10克左右），记录质量，定容于100mL的容量瓶中，摇匀，待测。

3.2分析及结果讨论

移取5mL稀释液于500mL锥形瓶中，加入20mL氯化钡试剂，3滴酚酞，用盐酸标准溶液滴定至无色即为终点。

分析结果的计算：

NaOH（%）

V：为盐酸标准溶液的滴定体积，mL

M：为氢氧化钠的相对分子质量，g/mL

C:为盐酸标准溶液的浓度，mol/L

m:为称取液碱的质量，g

从这个公式可以看出，分析结果与称取的液碱质量有关，摒弃了量器移液管的误差及液碱粘度的影响，可以更准确的分析出液碱中氢氧化钠的含量。采用同一样品，在相同条件下进行重复测定，观察其重复性、稳定性，表4为同一样品在相同分析条件下进行6次重复测定的结果。

表4 精密度试验结果（n=6）

项目名称 重复次数	称取的质量m（g）	NaOH（%）
1	10.11	50.19
2	10.06	50.04
3	10.07	50.03
4	10.18	50.21
5	9.98	50.07
6	10.13	50.18
平均值	10.09	50.12
标准偏差	0.069	0.082
重复性	0.68	0.16

从上表可以看出，此方法的重复性、稳定性较好，满足生产分析的需求。

4.结语

本文从工作实际阐述了工业液碱中氢氧化钠的分析方法存在的一些不足，结合生产实际，试验出更能适应生产分析的分析方法，即切合企业降本增效的理念，又进一步优化了分析方法。

参考文献：

【1】GB/T 4348.1-2013,工业用氢氧化钠中氢氧化钠和碳酸钠含量的测定

【2】氢氧化钠中碳酸钠的测定方法探讨[J].孙凤杰,聂桂文,吕华.氯碱工业. 1995(06)

【3】液碱结晶析出变化研究[J].衡英杰,张宇，张庆权.大庆石油地质与开发.2001,(02)

【4】工业氢氧化钠中氢氧化钠和碳酸钠含量检测[J].侯小伟.中小企业管理与科技(中旬刊). 2015(03)

作者简介：令狐昌翠，中国铝业遵义铝业股份有限公司,1986年12月出生，女，本科学历，技师，助理工程师，从事分析化验工作，13708524134 ,[e-mail]

罗斌，1985年6月出生，中国铝业遵义铝业股份有限公司,男，本科学历，技师，助理工程师，从事分析化验及生产管理工作