吳根生，宋晶晶

(上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 201900)

油性濕平整液中氯離子含量測(cè)試研究

吳根生，宋晶晶

(上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 201900)

文章闡述了油性平整液的組分，分析了利用幾種通用方法，對(duì)油性平整液中氯離子含量測(cè)定存在的利弊。掌握了用電位滴定法測(cè)定油性平整液中氯離子含量時(shí)有機(jī)物的干擾因素。通過(guò)對(duì)消除油性平整液中氯離子含量測(cè)定干擾的處理研究，把束縛氯離子的有機(jī)胺類物質(zhì)干擾因素除去，形成可溶性的無(wú)機(jī)物，使氯離子能夠游離出來(lái)，再利用電位滴定分析，并結(jié)合加標(biāo)回收測(cè)試，驗(yàn)證了方法的可行性。從而斷定，在油性平整液中氯離子含量的測(cè)定過(guò)程中，先對(duì)樣品合理灰化處理，再用電位滴定法測(cè)定是一種較好的測(cè)試方法。

油性濕平整液；氯離子；灰化；回收率

0 引言

軋鋼工藝中都使用油性平整液作為潤(rùn)滑劑和清洗鋼板上殘油的液體材料。由于在配制中，配方純度不夠，以及包裝、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程氯離子混入，使得平整液中含有氯離子。如氯離子含量超過(guò)控制指標(biāo)會(huì)造成鋼板容易生銹，故必須對(duì)使用前油性平整液中的氯離子加以檢測(cè)控制。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)氯離子的測(cè)定方法形式多樣，例如利用K4CrO4做指示劑，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，在等當(dāng)點(diǎn)附近時(shí)形成紅色的鉻酸銀沉淀，同時(shí)溶液由黃變紅，從而來(lái)判斷滴定終點(diǎn)的指示劑法；利用離子色譜進(jìn)行微量分析的離子色譜法；還有現(xiàn)在最為常用的環(huán)保經(jīng)濟(jì)的電位滴定法。這些方法各有利弊，指示劑法顏色突變不是很明顯，因而用肉眼判斷可能會(huì)造成很大的人為誤差，并且此法不能適用于渾濁或有色樣品的測(cè)定。離子色譜法對(duì)于常規(guī)濃度的樣品，則需要經(jīng)過(guò)逐級(jí)稀釋，并且儀器價(jià)格昂貴，成本較高，很難推廣普及應(yīng)用。電位滴定法對(duì)于痕量分析有一定難度。但無(wú)論哪種方法都是直接針對(duì)無(wú)機(jī)物而言的，像油性濕平整液這類含有的有機(jī)物，對(duì)氯離子測(cè)定有干擾的樣品，用直接測(cè)定是無(wú)法應(yīng)用的，國(guó)內(nèi)外還沒有相關(guān)的資料報(bào)道。

1 直接測(cè)試干擾因素分析

軋鋼用油性濕平整液一般呈堿性，pH在9～10之間。如用無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品中氯化物含量測(cè)定的通用方法(電位滴定法)測(cè)試，從酸堿性角度分析，是無(wú)法直接準(zhǔn)確滴定，需在測(cè)氯離子時(shí)將配制好的溶液調(diào)至pH在5～6的酸性范圍內(nèi)，消除一些離子把Cl-氧化成Cl2，所引起的干擾，但濕平整液中含有一定的有機(jī)胺類物質(zhì)，該類物質(zhì)可以縛酸，即(NH2)nR+HCl=(NH2)nR·HCl,(NH2)nR·HCl，是有機(jī)類的大分子團(tuán)，使得該物質(zhì)中的氯離子在水中不能游離，從而影響到氯離子的正常測(cè)量。通過(guò)采用加入基準(zhǔn)NaCl的方式進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)常用有機(jī)溶劑是無(wú)法打破此種現(xiàn)象。從測(cè)試結(jié)果證實(shí)了此項(xiàng)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表1所示。

表1 兩種濕平整液處理前后對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

注：pH=5.5。

從表1中可以看出，用油性濕平整液直接溶解是無(wú)法測(cè)得氯離子含量的，為此與專業(yè)生產(chǎn)油性平整液的多家公司進(jìn)行了探討，也使用了相同的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了用一般的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品中氯化物含量測(cè)定的通用方法(電位滴定法)測(cè)定是無(wú)法測(cè)得氯離子含量的結(jié)論。

2 消除干擾測(cè)試的研究

2.1 油性濕平整液組成分析

油性濕平整液主要是由金屬水基清洗劑、乳化液及防銹切削液配制，并以水溶性和油溶性的防銹劑為基礎(chǔ)，另由表面活性劑、防銹劑、消泡劑、潤(rùn)滑劑及軟化水等組成。常態(tài)下油性濕平整液呈堿性，pH在9～10之間，其中的防銹劑、乳化液、切削液、消泡劑等都屬油性物質(zhì)。由于油性的存在，干擾了氯離子含量的測(cè)定。

2.2 有機(jī)物處理研究

油性平整液中的油是有機(jī)物，屬礦物型潤(rùn)滑油產(chǎn)品。在油品分析中，要去除油品中的有機(jī)物，從潤(rùn)滑油分析的角度判斷，在高溫煅燒的情況下是去除有機(jī)物最有效的方法。通過(guò)高溫煅燒，把有機(jī)物去除，也使得束縛氯離子的有機(jī)胺類物質(zhì)灰化，形成可溶性的無(wú)機(jī)物，致使氯離子能夠游離出來(lái)，從而再嘗試?yán)秒娢坏味ǚy(cè)定氯離子。

2.3 處理步驟和測(cè)試過(guò)程

2.3.1 灰化的可行性分析

對(duì)油性平整液樣品灰化的前處理方式是方法研究的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，所以是最關(guān)鍵的步驟。

灰化是指在一定溫度下，于空氣或惰性氣流中進(jìn)行熱處理，稱為灰化或焙燒。灰化過(guò)程主要發(fā)生的物理和化學(xué)變化有(1)熱分解。除去化學(xué)結(jié)合水、CO2，NOx等揮發(fā)性物質(zhì)，在較高溫度下氧化物還可能發(fā)生固相反應(yīng)，形成有活性的化合狀態(tài)；(2)再結(jié)晶，可得到一定的晶形、晶體大小、孔結(jié)構(gòu)和比表面積；(3)微晶適當(dāng)燒結(jié)，提高機(jī)械強(qiáng)度。

有機(jī)胺類物質(zhì)在焙燒的過(guò)程中會(huì)分解，以化學(xué)結(jié)合水、CO2，NOx等揮發(fā)性物質(zhì)的形式揮發(fā)，從而能消除有機(jī)胺對(duì)濕平整液氯離子含量測(cè)定的干擾，從理論上進(jìn)一步說(shuō)明灰化方法的可行性。

2.3.2 灰化處理步驟

(1)先用100 mL坩鍋準(zhǔn)確稱取樣品約50 g(一般按預(yù)計(jì)氯離子含量多少確定稱取量)，精確至0.01 g。(2)由于油性平整液中含一定的潤(rùn)滑油，從安全性考慮，應(yīng)先將坩鍋放在封閉式電爐上加熱，待樣品變成黑色固體物后再放置在明電爐上，并在坩堝中點(diǎn)上明火，盡量使可燃性物質(zhì)燃燒干凈。(3)然后轉(zhuǎn)移至溫度在800 ℃以上(注：潤(rùn)滑油灰化溫度一般在600 ℃以上)的馬弗爐中，大約灰化80 min后移出，觀察是否有未燒盡的黑色物存在，如有則繼續(xù)灰化。(4)冷卻后放入燒杯中，加蒸餾水至沒過(guò)坩鍋，在超聲波內(nèi)超30 min左右后，溶液則作為測(cè)試樣品。

2.3.3 電位法滴定測(cè)試分析

由于經(jīng)過(guò)處理的樣品已完全成為水溶液，此時(shí)就可以依據(jù)GB/T 3050無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品中氯化物含量測(cè)定的通用方法(電位滴定法)，先用HNO3溶液清洗坩鍋，最終用硝酸調(diào)節(jié)測(cè)試樣品溶液的pH，至5～6之間。將處理好的樣品放在電位滴定儀的攪拌器上，用配制好的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，最終測(cè)得濕平整液中氯離子的含量，測(cè)試精度以方法規(guī)定的執(zhí)行。

2.4 方法驗(yàn)證

選擇了兩種來(lái)自不同廠家平整液，雖然在配方上略有不同，但都存在有機(jī)胺類物質(zhì)干擾氯離子含量的因素。根據(jù)上述研究的前處理方法，可以除掉濕平整液中干擾氯離子含量測(cè)量的有機(jī)胺類物質(zhì)，得到清澈的測(cè)定溶液。為了進(jìn)一步證實(shí)方法的可靠性，又采用加標(biāo)的方式進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)。稱量0.3000 g基準(zhǔn)氯化鈉溶于1 L蒸餾水中，用10 mL移液管移入燒杯中，加入80 mL蒸餾水，10 mL基準(zhǔn)氯化鈉溶液中含有0.0030 g NaCl。用電位滴定方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見下表2。

表2 兩種濕平整液處理前后對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

注：灰化時(shí)間80min；灰化溫度800℃；溶解時(shí)間30min；pH=5.5～6.0。

從表2的數(shù)據(jù)分析，對(duì)兩種濕平整液的氯離子含量進(jìn)行了處理前后對(duì)比，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以看出，如果不采用灰化的前處理方法就無(wú)法測(cè)得濕平整液中的氯離子含量，說(shuō)明油性濕平整液中存在的干擾物質(zhì)作用很大，即使是在加入基準(zhǔn)氯化鈉物質(zhì)以后仍然有屏蔽作用。采用灰化處理方法后就可以解決用直接溶解法無(wú)法檢測(cè)氯離子含量的實(shí)際問(wèn)題，從表中數(shù)據(jù)又可以分析出，兩種濕平整液在處理后測(cè)得的測(cè)試數(shù)據(jù)可以獲得相對(duì)較高的基準(zhǔn)NaCl回收率。因此可以充分判定采用灰化的方法是可行的。

3 結(jié)束語(yǔ)

油性濕平整液組分復(fù)雜，在對(duì)該類樣品的氯離子含量測(cè)定中，幾種方法都存在弊端，如直接采用氯離子含量測(cè)定方法測(cè)試，則無(wú)法確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)油性濕平整液的灰化處理研究，使得束縛氯離子的有機(jī)胺類物質(zhì)形成可溶性的無(wú)機(jī)物，致使氯離子能夠游離出來(lái)，再利用電位滴定法測(cè)定氯離子含量，既避免了用指示劑法測(cè)定時(shí)顏色突變不是很明顯的弊端，又解決了用離子色譜法測(cè)定的復(fù)雜過(guò)程和儀器價(jià)格昂貴問(wèn)題。

[1] 張二華，陳少瑾，陳宜菲.氯離子電位滴定法終點(diǎn)的計(jì)算[J].關(guān)東化工, 2006(5):49-50.

[2] 祁慶琚，陳紅星，胡凡. 平整液對(duì)冷軋鋼板表面耐蝕性能的影響[J].表面技術(shù),2006(2):28-30.

[3] 張曉明，邸洪雙，劉相華，等.平整液綜合評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)研究[J].軋鋼, 1999(6):20-24.

[4] GB/T 3050-2000.無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品中氯化物含量測(cè)定的通用方法(電位滴定法)[S].

Study on the Content of Chloride Ion in Oily Wet Liquid

WU Gen-sheng, SONG Jing-jing

(Shanghai Baosteel Industry Technology Co. Ltd., Shanghai 201900, China)

This paper expounded the component of oily wet liquid. It analyzed the advantage and disadvantage of several universal methods which are used for the determination of chloride ion content in oily wet liquid. The interference factor of organics was found out by measuring the chloride ion content through potentiometric titration method. The elimination interference in chloride ion content measurement was investigated, organic amine substance that can bound the chloride ion became ash and formed soluble inorganic matter, then the chloride ion was free. The chloride ion was measured through the method of potentiometric titration. And the standard addition was combined to do recovery test. The results indicate that this method is feasible. Consequently, it is better to ash the sample first in the measurement of chloride ion content.

oily wet liquid; chloride ion; ashing; recovery rate

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.02.012

1002-3119(2017)02-0055-03

TE622.5

A

2016-10-31。

吳根生，高級(jí)工程師，2007年畢業(yè)于東北大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)，第二專業(yè)為環(huán)境與化學(xué)分析,現(xiàn)從事設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷及機(jī)械設(shè)備用油脂分析等工作，編制了"寶鋼機(jī)械設(shè)備企業(yè)用油標(biāo)準(zhǔn)、寶鋼在線設(shè)備用油管理標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)用清洗劑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的"等，曾公開發(fā)表論文多篇。E-mail: 038122@baosteel.com