姜 威，龔 麗，彭 樺，何賓賓

（1. 國(guó)家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600；2. 云南省磷化工節(jié)能與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650600）

聚丙烯酰胺（PAM）是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統(tǒng)稱，是水溶性高分子聚合物中應(yīng)用最廣泛的品種之一。聚丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元中含有酰胺基，易形成氫鍵，具有良好的水溶性和很高的化學(xué)活性，易通過接枝或交聯(lián)得到支鏈或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多種改性物，在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，有“百業(yè)助劑”之稱。選礦行業(yè)濃密工序一般采用大型濃密機(jī)進(jìn)行濃密，為提高礦漿沉降速率，縮短濃密沉降時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，需要加入絮凝劑。選礦行業(yè)一般采用陰離子型聚丙烯酰胺（HPAM）作為絮凝劑，成本較高。為保證利潤(rùn)，許多廠家向聚丙烯酰胺中摻雜鹽類以降低成本，就需要控制其摻雜物含量，對(duì)摻雜物進(jìn)行檢測(cè)分析。GB/T 17514—2008《水處理劑 聚丙烯酰胺》檢測(cè)項(xiàng)目見表1。

筆者通過化學(xué)沉淀、電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP-AES）全譜掃描確定聚丙烯酰胺中摻雜物的成分，并與化學(xué)滴定法、電位滴定法測(cè)定摻雜物氯離子含量進(jìn)行對(duì)比。

表1 GB/T 17514—2008檢測(cè)項(xiàng)目

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES），賽默飛世爾7400；自動(dòng)電位滴定儀，瑞士Metrohm905 Titrando；攪拌設(shè)備，瑞士Metrohm804 Ti Stand；銀-氯化物復(fù)合電極，內(nèi)充液為飽和硝酸鉀溶液，瑞士萬通公司（Metrohm）；電子天平，AB204-S，瑞士梅特勒-托利多公司；消化爐，Lab Tech DigiBlock EHD36。

氯化鈉，基準(zhǔn)試劑；硝酸銀，優(yōu)級(jí)純；硫酸，分析純；過氧化氫，分析純；氯化鋇，分析純；氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.014 1 mol/L），稱取基準(zhǔn)氯化鈉（140 ℃干燥后）0.824 0 g，溶于水中，稀釋至1 000 mL，氯離子質(zhì)量濃度為0.5 mg/L；硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.014 1 mol/L），稱取硝酸銀2.395 g，溶于水中，稀釋至1 000 mL，貯存在玻璃瓶中，避光保存，每次測(cè)定前用氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。

1.2 樣品的制備

按GB/T 6678—2003取樣、制樣。必須按照GB/T 6678—2003準(zhǔn)備樣品，試樣稱取量必須大于2 g，才具有代表性。試樣量少會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果誤差極大，因?yàn)閾诫s物分子量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聚丙烯酰胺，運(yùn)輸過程中聚丙烯酰胺會(huì)沉在包裝袋下部，取樣時(shí)必須混勻樣品。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品處理

（1）稱取試樣2.00 g（精確至0.000 2 g）放入150 mL燒杯中，加入蒸餾水100 mL，放入電磁攪拌轉(zhuǎn)子，將燒杯在電磁攪拌器上攪拌2 h，轉(zhuǎn)移定容至1 000 mL容量瓶中。

（2）稱取試樣2.00 g（精確至0.000 2 g）于100 mL消化管中，用水潤(rùn)濕樣品，加濃硫酸10 mL，輕輕搖勻，瓶口放置一個(gè)彎頸漏斗，在消化爐上低溫緩慢加熱，待硫酸分解冒白煙時(shí)逐漸升高溫度，當(dāng)溶液全部呈棕黑色，從消化爐上取下消解管，稍冷，逐滴加入過氧化氫10滴。加熱微沸10～20 min，再加入過氧化氫5～10滴，如此反復(fù)2～3次，直至消煮液呈無色或者清亮色，再加熱5～10 min，以除盡過剩的過氧化氫。取出消解管冷卻，將消煮液用水定容至100 mL。

1.3.2實(shí)驗(yàn)步驟

（1）定性分析：①稱取試樣2 g，放入500 mL燒杯中，加入蒸餾水400 mL，在燒杯中放入電磁攪拌轉(zhuǎn)子，在電磁攪拌器上攪拌2 h，定容至1 L。吸取2份溶液各10 mL，一份加入一定量的硝酸銀溶液，再滴加一定量的溴水，觀察現(xiàn)象；另一份加入氯化鋇溶液，觀察現(xiàn)象。②用濾紙過濾1.3.1節(jié)（2）中定容溶液，取濾液用ICP-AES進(jìn)行定性與定量分析。

（2）化學(xué)滴定：吸取3份1.3.1節(jié)（1）中定容試液各10 mL于150 mL燒杯中，加入一定量的蒸餾水，加2～3滴酚酞指示劑，若顯紅色則用0.05 mol/L的硝酸溶液中和至無色，若不顯紅色則用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液中和至紅色，然后以0.05 mol/L硝酸溶液回滴至恰無色，加入鉻酸鉀指示劑1 mL，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至橙色，記下硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量。

（3）電位滴定：吸取3份1.3.1節(jié)（1）中定容溶液各10 mL于150 mL燒杯中，加入一定量的蒸餾水，進(jìn)入自動(dòng)電位滴定儀的樣品操作系統(tǒng)，選用銀-氯化物復(fù)合電極，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，記錄硝酸銀的用量。

2 結(jié)果與討論

2.1 定性檢測(cè)

1.3.2節(jié)定性分析中實(shí)驗(yàn)①現(xiàn)象：第一份溶液出現(xiàn)白色渾濁沉淀，未出現(xiàn)黃色沉淀，判斷溶液可能存在氯離子、硫酸根離子；第二份溶液加入氯化鋇未出現(xiàn)白色沉淀，判斷溶液中存在氯離子［1］。

按照ICP-AES定性分析方法，建立一條涵蓋鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鋁的標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線，將1.3.1節(jié)（2）中定容溶液運(yùn)行全譜分析，顯示溶液含有鉀、鈉［2］。

2.2 化學(xué)滴定法與電位滴定法分析氯離子結(jié)果比較

（1）化學(xué)滴定法分析氯離子結(jié)果：因?yàn)榫郾０肥歉叻肿尤芤?，具有極高黏度，溶液不易攪拌分散，終點(diǎn)極難判斷，3次分析結(jié)果w（Cl-）分別為25.65%、22.42%、19.35%，相差極大。用該方法測(cè)定聚丙烯酰胺中氯化物含量需要分析檢測(cè)人員具備較強(qiáng)的分析檢測(cè)能力。

（2）電位滴定法分析氯離子結(jié)果：自動(dòng)電位測(cè)定是通過指示電極的電位變化由儀器自動(dòng)判定終點(diǎn)，分析時(shí)間短，消耗試劑少，自動(dòng)化程度高，終點(diǎn)準(zhǔn)確，3次平行測(cè)定結(jié)果分別為25.40%、25.68%、25.28%，相差不大。該方法對(duì)分析檢測(cè)人員要求低，一般分析檢測(cè)人員經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)就能準(zhǔn)確測(cè)定聚丙烯酰胺中氯化物含量，具有推廣價(jià) 值［3-5］。

2.3 電位滴定法加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

將Cl-質(zhì)量為200 mg的氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)樣品加入到Cl-質(zhì)量為509 mg的氯化物樣品中進(jìn)行電位滴定法回收實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表2。

由表2可知，本方法的回收率為98%～102%，準(zhǔn)確度較高。

表2 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 ICP-AES測(cè)定待測(cè)溶液金屬元素

用濾紙過濾1.3.1節(jié)（2）中定容溶液，稀釋10倍后進(jìn)行ICP-AES分析。儀器工作參數(shù)如下：高頻發(fā)射功率1 150 W，冷卻氣流量12 L/min，輔助氣流量0.5 L/min，霧化器壓力0.2 MPa，觀測(cè)高度15 mm，沖洗泵速50 r/min，分析泵速50 r/min，樣品提升量1.5 mL/min，沖洗時(shí)間30 s，積分時(shí)間長(zhǎng)波5 s，積分時(shí)間短波7 s；Na元素分析線λ為589. 592 nm，背景校正N（右側(cè)），檢出限0.15 μg/mL；K元素分析線λ為766. 490 nm，背景校正N，檢 出 限0.38 μg/mL。分 析 結(jié) 果w（Na） 為14.60%。

3 結(jié)論

（1）聚丙烯酰胺試樣必須按照GB/T 6678—2003制取，分析樣品取樣量不少于2 g。

（2）利用氯離子可以生成難溶性銀鹽的沉淀，采用自動(dòng)電位滴定儀直接測(cè)得摻雜物氯化物含量。該測(cè)定方法簡(jiǎn)化了樣品處理步驟，具有操作簡(jiǎn)單、分析結(jié)果準(zhǔn)確、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。推薦分析人員采用此方法分析檢測(cè)黏度高、終點(diǎn)不宜判斷的有機(jī)物中的氯化物。

（3）筆者根據(jù)實(shí)際情況，定性定量檢測(cè)聚丙烯酰胺絮凝劑中摻雜物，推薦聚丙烯酰胺絮凝劑使用單位依據(jù)此方法控制聚丙烯酰胺絮凝劑質(zhì)量。