折光率法和电导率法测定稀土废水中氯化铵

摘　要:阐述了折光率法与电导率法测定稀土废水中高浓度氯化铵的原理和方法。在恒温和低悬浮物浓度条件下,折
光率与氯化铵质量浓度线性关系良好;当保持外界条件不变时,氯化铵质量浓度在5 000 mg/L～60 000 mg/L与电导率显
著相关。经t检验,两种方法与银量法差异均不显著,且操作简单,准确快速,适用于水处理过程中的现场实时监测。
关键词:氯化铵;折光率;电导率;稀土废水;测定　在稀土工业中,稀土的分离皂化工艺及生产碳
酸稀土的过程中会产生大量高浓度的氯化铵(NH4 Cl)废水,其测定常采用离子色谱法、银量法、电位滴定法和流动注射法[ 1 ] 。离子色谱法灵敏度高,需对样品进行预处理,较适合于净水中微量物质的检测;银量法滴定终点不易判断;电位滴定法电极表面易玷污,且氯电极有光敏作用,需在避光处测定;流动注射法也存在准备工作繁琐、耗时等缺点,均不适合现场实时测定。今采用折光率法与电导率法快速测定水样中的NH4Cl,结果准确,精密度好,且测定仪器小巧,操作简单,可用于生产一线实时监测监控。

1　试验
1. 1　主要仪器与试剂
WYT - 4型手持式糖量计,福建泉州光学仪器厂;DDS - 11C型电导率仪,电极DJS - 1,上海雷磁仪器厂;NH4Cl、AgNO3、NaCl均为分析纯。
1. 2　方法原理
1. 2. 1　折光率法
光线在两种不同交界面发生折射现象,遵守折射定律。若光线从光密介质进入光疏介质,改变入射角可使折射角为90°,此时的入射角称为临界角[ 2 ] 。糖度折光仪基于临界角原理工作,在相同的外界条件及低悬浮物浓度情况下,溶液浓度与折射率存在一定的比例关系,通过测定样品的折射率可获知溶液浓度。
1. 2. 2　电导率法
在外加电场作用下,电解质溶液的导电过程通过溶液中所有离子的迁移进行。电解质溶液在两电极间产生的电导电流的大小,不仅与电压、溶液中正负离子数、离子所带电荷数、离子移动速度有关,而且与电解质强弱、电解质浓度、溶液温度、压力、粘度等有关。在保持其他条件不变的情况下,溶液的电导与电解质浓度有关[ 3 ] 。
1. 3　试验方法
NH4Cl经100 ℃烘干2 h,置干燥器内冷却后,精确定容, 配制5. 00 g/L、10. 0 g/L、20. 0 g/L、40. 0 g/L、60. 0 g/L、80. 0 g/L、100 g/L、120 g/LNH4 Cl标准溶液,于室温( 17 ℃)条件测定其折光率,以折光率对NH4 Cl质量浓度绘制标准曲线。
同上配制5. 00 g/L、10. 0 g/L、20. 0 g/L、40. 0 g/L、60. 0 g/L NH4Cl标准溶液,于室温( 17 ℃)条件测定其电导率,以电导率对NH4 Cl质量浓度绘制标准曲线。取西安某稀土生产厂家的稀土废水样,在上述条件下测定其折光率和电导率,同时以银量法测定样品。

2　结果与讨论
2. 1　标准曲线
NH4Cl溶液折光率标准曲线线性方程为: y =1. 236 5x - 0. 541, r = 0. 999 8。
NH4Cl溶液电导率标准曲线线性方程为: y =1. 438 1x + 0. 285 2, r = 0. 999 7。在恒定温度下,电导率- 浓度曲线是带两个拐点的复杂曲线,但在一定浓度范围内,其他因素的影响可以忽略不计,电导率与浓度呈线性关系。试验表明,NH4 Cl溶液质量浓度在5 000 mg/L～60 000 mg/L具有良好的线性关系。而当水样中NH4 Cl 质量浓度大于60 000 mg/L 时,则超出了电导率仪的测定范围,
须改用其他方法测定。
2. 2　精密度
取两份水样,用两种方法分别重复测定5次,折光率法的RSD[ 4 ]为0. 6% ,电导率法的RSD 为0. 9%。
2. 3　方法的差异显著性分析
在相同的温度条件下,取10份稀土废水样,分别用银量法、折光率法和电导率法测定,结果见表1。
将表1中折光率法和电导率法的测定结果与银量法测定结果进行t检验,得|t折光率法| =1. 166 5,| t电导率法| = 1. 095 6,均小于t0. 975 (9) = 2. 262 2,可知这两种方法与银量法差异均不显著。
表1　稀土废水样中NH4 Cl 的测定结果　　g/L
样品号 银量法 折光率法 电导率法
1 2. 75 2. 74 2. 76
2 5. 84 5. 81 5. 83
3 7. 51 7. 45 7. 43
4 12. 2 12. 3 12. 2
5 14. 0 14. 0 14. 0
6 20. 6 20. 7 20. 7
7 29. 5 29. 7 29. 6
8 41. 2 41. 0 41. 0
9 49. 6 49. 8 49. 8
10 56. 5 56. 9 56. 8
2. 4　温度的影响
温度对电导率与折光率有一定的影响。资料表明,溶液的浓度一定时,随着温度升高,电导率值也会相应变大[ 5 ] ;而折光率值则随温度升高而下降[ 6 ] 。因此,应控制测定条件,采取恒温措施,确保在同一温度条件下测定。该试验采用的糖量计和电导率仪都带有温度补偿装置,且在同一温度(17 ℃)条件下测定,能减少温度变化带来的误差。

2. 5　悬浮物浓度的影响
悬浮物浓度较高时,液体的折光率会发生改变,影响测试结果。该试验所测的NH4Cl废水本身杂质较少,悬浮物浓度低,因而避免了此类误差的产生。

3　结论
(1)在恒温和低悬浮物浓度条件下,折光率与NH4Cl质量浓度线性关系良好,经t检验,该方法与银量法差异不显著。
(2)当保持外界条件不变时, NH4Cl质量浓度在5 000 mg/L～60 000 mg/L与电导率显著相关,经t检验,该方法与银量法差异不显著。
(3)折光率法和电导率法方便、快捷,干扰小,且不改变水溶物的化学组成和含量,测定结果的误差在稀土废水处理实际工程所要求的误差范围内,精度可以满足废水处理过程中的现场监控监测。因此,这两种方法可代替银量法测定稀土废水中高浓度NH4Cl,在稀土行业实际生产、环保监控方面具有良好的应用前景。

[参考文献]
[ 1 ] 　国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和
废水监测分析方法[M ]. 4 版. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.
[ 2 ] 　赵藻藩,周性尧,张悟铭,等. 仪器分析[M ]. 北京:高等教育
出版社, 1990.
[ 3 ] 　钱沙华,韦进宝. 环境仪器分析[M ]. 北京:中国环境科学出
版社, 2004.
[ 4 ] 　陈玲,赵建夫,仇雁翎,等. 环境监测[M ]. 北京:化学工业出版社, 2004.
[ 5 ] 　王伟,鲁东霞. 水中全盐量的电导法测定[ J ]. 中国环境监测,
1996, 12 (5) : 26 - 27.
[ 6 ] 　陈婉玉,叶卫胜. 蜂王浆水分含量的快速测定[ J ]. 福建农业大学学报, 1995, 24 (4) : 461 - 465作者简介:竺美(1978—) ,女,浙江宁波人,在读硕士生,从事水污染治理研究。