CN108132329A - 一种hmx生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法 - Google Patents
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-
- G—PHYSICS
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Abstract
本发明涉及一种HMX生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法,利用NaOH溶液,对待测液进行电位滴定,随着NaOH量的增加,待测液的pH值变化引起电位突跃,通过突跃时的NaOH消耗量计算待测液中各关键组分含量,根据各组分NaOH的消耗量,即可计算出各组分含量。由于醋酸的存在,导致硝酸滴定的电位突跃范围太窄,等当点不易找准,尤其是硝酸酸含量极低时更为明显。因此,本发明采用向样品中加入环丁砜或丙酮溶剂的方法,拓宽了硝酸的突跃范围。该方法用于测定硝酸含量大于0.8%(wt)的物料为宜,硝酸铵的含量大于1%,相对误差均在2%以内,平均相对误差均在1%以内。
Description
技术领域
本发明涉及化学分析技术领域,更具体的讲,涉及一种利用电位滴定法测定HMX生产废酸中硝酸、乙酸含量的方法。
背景技术
奥克托今(HMX),也称奥克托金、奥托金,是现今军事上使用的综合性能最好的炸药,具有八元环的硝胺结构,命名为“1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷”,化学名“环四亚甲基四硝胺”(Cyclotetramethylenetetranitramine)。通常用于高威力的导弹战斗部,也用作核武器的起爆装药和固体火箭推进剂的组分。在HMX生产过程中,乌洛托品经过硝化、结晶、过滤得到HMX粗品,对应废酸中含醋酸、硝酸、硝酸铵及少量药品,废酸需分离回收其中的醋酸循环使用,而回收醋酸需先测定其中硝酸和硝酸铵的含量。
目前国内HMX(奥克托今)生产废酸中硝酸含量的分析方法并不成熟,其中以硫酸亚铁滴定为主,在浓硫酸环境下,氧化还原反应测定硝酸含量,滴定终点以“稳定的棕色”来判定,然后以硫酸亚铁量计算硝酸,测定的硝酸含量与理论值偏差较大。此外,CN103257111A介绍了一种己二酸中硝酸含量的分析方法,该方法通过绘制不同硝酸浓度下的吸光度标准曲线,来测定硝酸含量,相对标准偏差仍能达到4%,不够精准。CN 103487550A介绍了一种测定钛板酸洗液中硝酸含量的方法,该通过配置Fe2+标准溶液,利用氧化还原滴定法测量硝酸含量,方法准确度高,操作简单,但不适用HMX(奥克托今)生产废酸体系。
而硝酸铵的测定多为甲醛法,先以NaOH滴定,以酚酞和甲基红指示剂判定终点,NaOH消耗定量结果。再加过量中性甲醛将NH4+转化为H+后,再以NaOH滴定新转化的H+,通过两次NaOH的消耗来确定硝酸铵的含量,此为测定酸性环境中铵根离子的经典方法,但需制备处理甲醛,过程稍复杂,操作步骤多,不便捷。CN 1102883A介绍了一种钾铵的快速测定方法,以四苯硼钠进行沉淀反应,通过絮凝剂快速沉淀,由沉淀高度换算成对应的钾铵的含量,该方法方便快捷,操作简单,但是准确率低。
由于还没有现行有效的针对HMX(奥克托今)生产废酸中硝酸和硝酸铵含量测定方法的行业标准和国家标准,为了回收废酸中的醋酸循环使用,亟需开发一种操作简单,准确度高,适用性强的针对HMX生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的在于提供一种操作简单,准确度高,适用性强的针对HMX生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种HMX生产废酸中硝酸含量的分析方法,包括以下步骤:
S1:NaOH标准溶液的配制和标定
按照国标配置一定浓度的NaOH标准溶液,并进行标定;
S2:硝酸和硝酸铵含量的测定
取待测样品25~50mL于烧杯中,利用电位滴定法,用NaOH标准溶液滴定待测样品至不再有电位突跃,并记录每次电位突越时NaOH标准溶液的消耗量;
S3:按照式1-3分别计算待测样品中硝酸、乙酸和硝酸钠的含量
W乙酸=(V2-V1)×C/1000×M乙酸 式2
W硝酸铵=(V3-V2)×C/1000×M硝酸铵 式3
上式中,C表示NaOH标准溶液的浓度,单位为mol/L;
V1表示电位出现第一个突跃时的NaOH消耗量,单位mL;
V2表示电位出现第二个突跃时的NaOH消耗量,单位mL;
V3表示电位出现第三个突跃时的NaOH消耗量,单位mL;
为硝酸的分子量;
M乙酸为乙酸的分子量;
M硝酸铵为硝酸铵的分子量。
优选地,NaOH标准溶液的浓度为0.02~0.2mol/L。
优选地,步骤S2中,还包括向被测样品中加入环丁砜或丙酮溶剂,然后再用NaOH标准溶液滴定待测样品。
优选地,被测样品中加入环丁砜或丙酮溶剂的量为25~50mL。
优选地,电位滴定法使用的电极为玻璃复合电极。
本发明的分析原理为利用NaOH溶液,对待测液进行电位滴定,随着NaOH量的增加,待测液的pH值变化引起电位突跃,通过突跃时的NaOH消耗量计算待测液中各关键组分含量。以待测液组成为硝酸、乙酸、硝酸铵、水为例,对待测液进行滴定,可见三个电位突跃点,如图1所示,EP1为硝酸反应终点,NaOH消耗量为V1,计算得到硝酸量;EP2为总酸(硝酸+乙酸)反应终点,NaOH消耗量为V2,(V2-V1)即为乙酸消耗的碱液量;EP3为NH4 +反应终点,NaOH消耗量为V3,(V3-V2)即为NH4 +消耗的碱液量。根据各组分NaOH的消耗量,即可计算出各组分含量。由于醋酸的存在,导致硝酸滴定的电位突跃范围太窄,等当点不易找准,尤其是硝酸酸含量极低时更为明显。因此,本发明采用向样品中加入环丁砜或丙酮溶剂的方法,拓宽了硝酸的突跃范围。电位滴定法不仅可以用来测定硝化废酸中硝酸和硝酸铵的含量,同时还能对乙酸的含量进行准确检测,该方法用于测定硝酸含量大于0.8%(wt)的物料为宜,硝酸铵的含量大于1%,相对误差均在2%以内,平均相对误差均在1%以内,准确度高,且操作简单,具有极强的实际应用价值。
说明书附图
图1为电位滴定废酸典型结果示意图。
具体实施方式
实施例1:
用小烧杯在台秤上称取120g固体NaOH,加100mL水,振摇使之溶解成饱和溶液,冷却后注入聚乙烯塑料瓶中,密闭,放置数日,澄清后备用。准确吸取上述溶液的上层清液5.6mL到1000毫升无二氧化碳的蒸馏水中(可以煮沸),摇匀,贴上标签。将基准邻苯二甲酸氢钾加入干燥的称量瓶内,于105-110℃烘至恒重,用减量法准确称取邻苯二甲酸氢钾约0.6000克,置于250mL锥形瓶中,加50mL无CO2蒸馏水,温热使之溶解,冷却,加酚酞指示剂2-3滴,用待标定的0.1mol/L NaOH溶液滴定,直到溶液呈粉红色,半分钟不褪色。平行滴定三次,取待测样50mL于200mL烧杯中,加入25mL的环丁砜溶剂,调整滴定仪的滴定参数,用NaOH标准溶液滴定样品至不再有电位突跃至终点,测量结果见表1。硝酸含量的相对误差均在1.09%以内,平均相对误差为0.30%,硝酸铵含量的相对误差均在1.87%以内,平均相当误差为0.92%。
表1电位滴定法测定各组分含量结果对照表
实施例2:
用小烧杯在台秤上称取120g固体NaOH,加100mL水,振摇使之溶解成饱和溶液,冷却后注入聚乙烯塑料瓶中,密闭,放置数日,澄清后备用。准确吸取上述溶液的上层清液2.8mL到1000毫升无二氧化碳的蒸馏水中(可以煮沸),摇匀,贴上标签。将基准邻苯二甲酸氢钾加入干燥的称量瓶内,于105-110℃烘至恒重,用减量法准确称取邻苯二甲酸氢钾约0.6000克,置于250mL锥形瓶中,加50mL无CO2蒸馏水,温热使之溶解,冷却,加酚酞指示剂2-3滴,用待标定的0.05mol/L NaOH溶液滴定,直到溶液呈粉红色,半分钟不褪色。平行滴定三次。取待测样40mL于200mL烧杯中,加入30mL的丙酮溶剂,调整滴定仪的滴定参数,用NaOH标准溶液滴定样品至不再有电位突跃至终点,测量结果见表2。硝酸含量的相对误差均在1.97%以内,平均相对误差为0.30%,硝酸铵含量的相对误差均在1.83%以内,平均相当误差为0.61%。
表2电位滴定法测定各组分含量结果对照表
实施例3:
用小烧杯在台秤上称取120g固体NaOH,加100mL水,振摇使之溶解成饱和溶液,冷却后注入聚乙烯塑料瓶中,密闭,放置数日,澄清后备用。准确吸取上述溶液的上层清液1.2mL到1000毫升无二氧化碳的蒸馏水中(可以煮沸),摇匀,然后取10mL到100mL容量瓶中,加入无二氧化碳的蒸馏水定容。将基准邻苯二甲酸氢钾加入干燥的称量瓶内,于105-110℃烘至恒重,用减量法准确称取邻苯二甲酸氢钾约0.6000克,置于250mL锥形瓶中,加50mL无CO2蒸馏水,温热使之溶解,冷却,加酚酞指示剂2-3滴,用待标定的0.02mol/L NaOH溶液滴定,直到溶液呈粉红色,半分钟不褪色。平行滴定三次,取待测样25mL于200mL烧杯中,加入50mL的环丁砜溶剂,调整滴定仪的滴定参数,用NaOH标准溶液滴定样品至不再有电位突跃至终点,测量结果见表3。硝酸含量的相对误差均在1.94%以内,平均相对误差为0.12%,硝酸铵含量的相对误差均在1.56%以内,平均相当误差为0.62%。
表3电位滴定法测定各组分含量结果对照表
实施例4:
用小烧杯在台秤上称取120g固体NaOH,加100mL水,振摇使之溶解成饱和溶液,冷却后注入聚乙烯塑料瓶中,密闭,放置数日,澄清后备用。准确吸取上述溶液的上层清液11.2mL到1000毫升无二氧化碳的蒸馏水中(可以煮沸),摇匀,贴上标签。将基准邻苯二甲酸氢钾加入干燥的称量瓶内,于105-110℃烘至恒重,用减量法准确称取邻苯二甲酸氢钾约0.6000克,置于250mL锥形瓶中,加50mL无CO2蒸馏水,温热使之溶解,冷却,加酚酞指示剂2-3滴,用待标定的0.2mol/L NaOH溶液滴定,直到溶液呈粉红色,半分钟不褪色。平行滴定三次,取待测样35mL于200mL烧杯中,加入50mL的环丁砜溶剂,调整滴定仪的滴定参数,用NaOH标准溶液滴定样品至不再有电位突跃至终点,测量结果见表4。硝酸含量的相对误差均在1.38%以内,平均相对误差为0.22%,硝酸铵含量的相对误差均在1.30%以内,平均相当误差为0.53%。
表4电位滴定法测定各组分含量结果对照表
Claims (5)
1.一种HMX生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:NaOH标准溶液的配制和标定
按照国标配置一定浓度的NaOH标准溶液,并进行标定;
S2:硝酸和硝酸铵含量的测定
取待测样品25~50mL于烧杯中,利用电位滴定法,用NaOH标准溶液滴定待测样品至不再有电位突跃,并记录每次电位突越时NaOH标准溶液的消耗量;
S3:按照式1-3分别计算待测样品中硝酸、乙酸和硝酸钠的含量
W乙酸=(V2-V1)×C/1000×M乙酸 式2
W硝酸铵=(V3-V2)×C/1000×M硝酸铵 式3
上式中,C表示NaOH标准溶液的浓度,单位为mol/L;
V1表示电位出现第一个突跃时的NaOH消耗量,单位mL;
V2表示电位出现第二个突跃时的NaOH消耗量,单位mL;
V3表示电位出现第三个突跃时的NaOH消耗量,单位mL;
为硝酸的分子量;
M乙酸为乙酸的分子量;
M硝酸铵为硝酸铵的分子量。
2.根据权利要求1所述的HMX生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法,其特征在于,NaOH标准溶液的浓度为0.02~0.2mol/L。
3.根据权利要求2所述的HMX生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法,其特征在于,步骤S2中,还包括向被测样品中加入环丁砜或丙酮溶剂,然后再用NaOH标准溶液滴定待测样品。
4.根据权利要求3所述的HMX生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法,其特征在于,被测样品中加入环丁砜或丙酮溶剂的量为25~50mL。
5.根据权利要求1所述的HMX生产废酸中硝酸和硝酸铵含量的分析方法,其特征在于,电位滴定法使用的电极为玻璃复合电极。
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