一种锌酸盐镀锌溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠的连续测定方法

摘要

本发明公开了一种锌酸盐镀锌溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠的连续测定方法。本发明通过以等摩尔量的乙二胺四乙酸二钠掩蔽氧化锌，用盐酸标准滴定溶液滴定，配合酚酞指示液和甲基红‐次甲基蓝混合指示液判定指示终点。本发明的方法能够连续测定氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠的含量，从而能够准确检测分析槽液成分氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠的变化情况，并及时进行调整和补充，从而确保能够满足工艺技术参数的要求，提升镀层质量。同时，检测方法简单，操作方便，可靠性很强，且检测过程方便快速，费用成本低，检测结果准确一致。

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌酸盐镀锌(含硅酸钠)溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠含量的连续测定方法，属电镀溶液分析方法技术领域。

背景技术

锌酸盐镀锌(含硅酸钠)即水玻璃镀锌，1984年获国家科学技术发明奖二等奖(A02473), 奖章号码：01099，发明项目：新的无氰镀锌法。此体系成分简单，易于维护，镀液对设备无腐蚀，镀层结晶与氰化物型相似。锌酸盐镀锌(含硅酸钠)即水玻璃镀锌其工艺技术参数规定了电镀溶液中ZnO、NaOH、Na₂CO₃、和Na₂SiO₃的含量范围。此工艺自20世纪80年代以来广泛应用于军民品生产。背景技术中，尚未见到锌酸盐镀锌(含硅酸钠)溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠含量连续测定方法的报道，为及时检测分析锌酸盐镀锌(含硅酸钠)溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠含量变化情况，加强镀液维护，解决故障，正确执行工艺，保证镀层质量，对锌酸盐镀锌(含硅酸钠)溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠含量的连续测定方法进行了研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种锌酸盐镀锌(含硅酸钠)溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠的连续测定方法，它通过以等摩尔量(物质的量)的乙二胺四乙酸二钠掩蔽氧化锌，用盐酸标准滴定溶液滴定至酚酞指示液由红色变为无色时，发生下列反应：

ZnO+Na₂H₂Y＝Na₂ZnY+H₂O

NaOH+HCl＝NaCl+H₂O

Na₂CO₃+HCl＝NaHCO₃+NaCl

Na₂SiO₃+2HCl＝2NaCl+H₂SiO₃(此反应完成92％)

继续以盐酸标准滴定溶液滴定至甲基红-次甲基蓝指示液变为红色时，发生下列反应：

NaHCO₃+HCl＝NaCl+H₂O+CO₂↑

Na₂SiO₃+2HCl＝2NaCl+H₂SiO₃(此反应完成剩余的8％)

接着加入氟化钠，继续用盐酸标准滴定溶液滴定变为红色时，发生下列反应：

H₂SiO₃+6NaF+H₂O＝Na₂SiF₆↓+4NaOH

NaOH+HCl＝NaCl+H₂O

根据每一次滴定终点消耗盐酸标准滴定溶液的体积，可分别计算氢氧化钠、碳酸钠和硅酸钠的含量。该检测方法方便快速，检测结果准确度高。

本发明的技术方案为：

一种锌酸盐镀锌(含硅酸钠)溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠的连续测定方法，包括如下步骤：

(1)空白试验：取80mL水，加1～2滴甲基红-次甲基蓝混合指示液和2.0g氟化钠，用盐酸标准滴定溶液滴定至溶液变为红色，记录消耗的体积为V₀mL；

(2)测定：吸取2.00mL锌酸盐镀锌溶液的试液置于250mL锥形瓶中，加入与ZnO等摩尔量的乙二胺四乙酸二钠标准溶液，50mL水及2滴酚酞指示液，然后用盐酸标准滴定溶液缓慢滴定至红色消失为终点，记录消耗的体积为V₁mL；再加1～2滴甲基红-次甲基蓝混合指示液，继续用盐酸标准滴定溶液滴定至溶液变为红色为终点，记录消耗的体积为V₂mL；然后加入2.0g氟化钠，摇匀，用盐酸标准滴定溶液滴定至溶液变为红色为终点，记录消耗的体积为V₃mL；

(3)计算：单位为g/L的硅酸钠含量、碳酸钠含量和氢氧化钠含量分别按①、②、③式计算：

式中：

c—盐酸标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；

40.00—氢氧化钠的摩尔质量[M(NaOH)]，g/mol；

105.99—碳酸钠的摩尔质量[M(Na₂CO₃)]，g/mol；

30.52—硅酸钠的摩尔质量g/mol；

1.7367—碳酸钠与硅酸钠的摩尔质量比

0.3774—氢氧化钠与碳酸钠的摩尔质量比

0.6554—氢氧化钠与硅酸钠的摩尔质量比

0.92—相同质量的硅酸钠，以酚酞为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定的体积a与以甲基红-次甲基蓝混合指示液为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定的体积b之比

0.08—为(1.00-0.92)。

进一步地，所述的甲基红-次甲基蓝混合指示液为体积比是1:2的次甲基蓝乙醇溶液与甲基红乙醇溶液的混合液，次甲基蓝乙醇溶液、甲基红乙醇溶液的浓度均为1g/L。

进一步地，所述的盐酸标准滴定溶液的浓度优选0.5mol/L。

进一步地，所述的乙二胺四乙酸二钠标准溶液的浓度优选0.05mol/L。

进一步地，所述的氟化钠为分析纯(AR)。

进一步地，所述的酚酞指示液的浓度为10g/L。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的方法能够连续测定氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠的含量，从而能够准确检测分析槽液成分氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠的变化情况，并及时进行调整和补充，从而确保能够满足工艺技术参数的要求，提升镀层质量。

(2)本发明的检测方法简单，操作方便，可靠性很强，且检测过程方便快速，费用成本低，检测结果准确一致。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

以下实施例采用取自不同电镀件采用的锌酸盐镀锌溶液作为试样进行测定。

实施例1

一种锌酸盐镀锌(含硅酸钠)溶液中氢氧化钠、硅酸钠和碳酸钠含量的连续测定方法，包括如下步骤：

(1)甲基红-次甲基蓝混合指示液的配制：将1g/L的次甲基蓝乙醇溶液与1g/L的甲基红乙醇溶液按1：2的体积比混合，得到甲基红-次甲基蓝混合指示液；

(2)空白试验：取80mL水，加1～2滴甲基红-次甲基蓝混合指示液和2.0g氟化钠(AR)，用盐酸标准滴定溶液[c(HCl)＝0.5mol/L]滴定至溶液变为红色，记录消耗的体积为V₀mL；

(3)测定：吸取2.00mL锌酸盐镀锌溶液的试液1置于250mL锥形瓶中，加入与ZnO等摩尔量的乙二胺四乙酸二钠标准溶液[c(EDTA)＝0.05mol/L]，50mL水和2滴酚酞指示液(10g/L)，用盐酸标准滴定溶液[c(HCl)＝0.5mol/L]缓慢滴定至红色消失为终点，记录消耗的体积为V₁mL；再加1～2滴甲基红-次甲基蓝混合指示液，继续用盐酸标准滴定溶液>2mL；然后加入2.0g氟化钠，摇匀，用盐酸标准滴定溶液[c(HCl)＝0.5mol/L]滴定至溶液变为红色为终点，记录消耗的体积为V₃mL；

(4)计算：硅酸钠含量(g/L)、碳酸钠含量(g/L)和氢氧化钠含量(g/L)分别按①、②、③式计算：

式中：

c—盐酸标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；

40.00—氢氧化钠的摩尔质量[M(NaOH)]，g/mol；

105.99—碳酸钠的摩尔质量[M(Na₂CO₃)]，g/mol；

30.52—硅酸钠的摩尔质量g/mol；

1.7367—碳酸钠与硅酸钠的摩尔质量比

0.3774—氢氧化钠与碳酸钠的摩尔质量比

0.6554—氢氧化钠与硅酸钠的摩尔质量比

0.92—相同质量的硅酸钠，以酚酞为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定的体积a与以甲基红-次甲基蓝为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定的体积b之比

0.08—为(1.00-0.92)。

经测定和计算，得出试样1中含有氢氧化钠120.60g/L，硅酸钠62.08g/L，碳酸钠50.74g/L。

实施例2

采用与实施例1相同的方法，不同的是，将试样1换成试样2。

经测定和计算，得出试样2中含有氢氧化钠108.32g/L，硅酸钠55.26g/L，碳酸钠50.65g/L。

实施例3

采用与实施例1相同的方法，不同的是，将试样1换成试样3。

经测定和计算，得出试样3中含有氢氧化钠80.16g/L，硅酸钠36.92g/L，碳酸钠50.38g/L。

本发明的测定方法，检测非常方便，且多次实践和验证证明，精确度非常高。