1  前言

單鎳鹽電解著色是目前國(guó)際上廣泛采用的一種先進(jìn)的陽(yáng)極氧化中電解著色工藝技術(shù)著色方法，具有著色穩(wěn)定、槽液簡(jiǎn)單(主要成分是硫酸鎳和硼酸)、沉積速度慢、顏色均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，尤其在生產(chǎn)淺色調(diào)上具有極大的優(yōu)勢(shì)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，還可以進(jìn)行鎳回收，節(jié)約成本。目前，已有越來(lái)越多的鋁型材生產(chǎn)廠家使用此方法進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。但是，單鎳鹽著色的缺點(diǎn)是對(duì)槽液pH值比較敏感，硼酸的作用主要是作為緩沖溶液和著色促進(jìn)劑使用，含量一般控制在30-40g/L。生產(chǎn)過(guò)程中隨著型材的浸入和浸出，會(huì)不斷消耗硼酸，導(dǎo)致著色槽工藝不穩(wěn)定，因此要準(zhǔn)確分析硼酸含量并及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)給，以確保著色槽工藝參數(shù)的穩(wěn)定。

2  實(shí)驗(yàn)材料及方法

實(shí)驗(yàn)中甘露醇、六水硫酸鎳、EDTA、硼酸、氫氧化鈉、硫酸鋁等均為分析純。
取1mL的試樣，加入一定量EDTA，80℃時(shí)水浴15min，冷卻至室溫加入3滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至理論變色點(diǎn)，記錄氫氧化鈉溶液體積V1，然后加入一定量甘露醇，加熱溶解，再用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至理論變色點(diǎn)，記錄氫氧化鈉溶液體積V2，通過(guò)V2計(jì)算硼酸含量。

3  實(shí)驗(yàn)原理

硼酸酸堿滴定測(cè)定有以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)：①確定合適的指示終點(diǎn)的方法；②掩蔽或消除雜質(zhì)干擾。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)向待測(cè)液體中加入一定量的EDTA，通過(guò)EDTA掩蔽鎳和鋁的干擾，加入合適的指示劑，同時(shí)采用復(fù)合pH電極輔助指示滴定終點(diǎn)，加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到指示劑變色(作為標(biāo)準(zhǔn)色)，記錄pH值(作為變色點(diǎn))。然后向溶液中加入一定量的甘露醇，加熱溶解，冷卻至室溫，繼續(xù)用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到溶液呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)色，pH值到達(dá)變色點(diǎn)，記錄氫氧化鈉用量V，即為硼酸甘露醇復(fù)合酸消耗的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，按相應(yīng)關(guān)系計(jì)算得到硼酸含量。

上式中，C為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度mol/L, V為加人甘露醇后絡(luò)合酸消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積L， 61.83為硼酸分子量，1000為換算因子。

4  結(jié)果及分析

4.1滴定終點(diǎn)的確定

準(zhǔn)確取1mL槽液，加入20mL濃度為0.05mol/L的EDTA溶液，水浴80℃加熱15min，使鎳離子和鋁離子與EDTA完全反應(yīng)，掩蔽溶液中鎳離子和鋁離子。向溶液中加入3滴酚酞指示劑，同時(shí)插入復(fù)合pH電極，用0.05mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)溶液pH<6和pH>9時(shí)每次加入0.05mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，6

4.2甘露醇加入量的確定

由于硼酸是極弱的路易斯酸 (pKa=9.24)，不能用經(jīng)典的酸堿滴定法直接測(cè)定，本文采用弱酸強(qiáng)化法，即通過(guò)加入甘露醇做為強(qiáng)化試劑，將硼酸轉(zhuǎn)化為酸性較強(qiáng)的甘露醇硼酸（Ka=1.5×10- 4），使弱酸的表觀離解常數(shù)增至可采用酸堿滴定法進(jìn)行測(cè)定，再用 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定[1]，其反應(yīng)式為：

硼酸被多元醇強(qiáng)化后，仍是一元弱酸，計(jì)量點(diǎn)的 pH 值為 9.2，可選用酚酞或百里酚酞作指示劑，用NaOH 滴定。

加入強(qiáng)化試劑一定要足量才能使硼酸反應(yīng)完全，但不可多加，加的過(guò)多不僅會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，而且強(qiáng)化劑本身的酸性也會(huì)給測(cè)定結(jié)果帶來(lái)誤差。因此，必須選擇一個(gè)最佳用量。本文對(duì)各種強(qiáng)化試劑的用量也進(jìn)行了考察。取1mL槽液，加入20mL蒸餾水，分別加入 0.20、0.25、0.30、0.35g 的甘露醇進(jìn)行滴定終點(diǎn)顏色觀察，滴定至終點(diǎn)后，再分別加入強(qiáng)化試劑 0.10g，被測(cè)溶液的終點(diǎn)顏色均未退色，說(shuō)明各份硼酸與多元醇均反應(yīng)完全，考慮檢品的取量范圍，認(rèn)為選擇加入0.25g 的甘露醇試劑較為合適。

4.3掩蔽劑用量的確定

取四份1mL的槽液，分別加入10、15、20和25mL的EDTA(0.05mol/L)標(biāo)準(zhǔn)溶液；另取四份1mL的槽液，分別加入10、15、20和25mL的EDTA(0.05mol/L)標(biāo)準(zhǔn)溶液，同時(shí)每份溶液中加入2mgNi，按文獻(xiàn)所示方法檢測(cè)溶液中鎳的含量[2]。

從表中可以看出，當(dāng)EDTA用量小于15mL時(shí)，溶液中鎳和鋁沒(méi)有完全絡(luò)合，當(dāng)EDTA用量大于15mL時(shí)，溶液中鎳和鋁完全絡(luò)合，考慮檢品的取量范圍，認(rèn)為選擇加入25mL的EDTA(0.05mol/L)標(biāo)準(zhǔn)溶液較為合適。

5  測(cè)定方法的檢驗(yàn)

合成模擬標(biāo)準(zhǔn)溶液(150.32g/L的六水硫酸鎳，1.46g/L的硫酸鋁，30.747g/L的硼酸)，按照分析所得較優(yōu)方法測(cè)量6次結(jié)果見(jiàn)表，通過(guò)表的分析可知JM法可以代替FAAS法。

6  結(jié)論

單鎳鹽電解著色溶液中pH值起著重要作用，為了控制溶液的酸度，加入硼酸做為緩沖溶劑。文中以EDTA為掩蔽劑，掩蔽溶液中鎳、鋁等干擾物，加入甘露醇與硼酸生成較強(qiáng)的絡(luò)合酸,以酚酞為指示劑，復(fù)合pH電極輔助指示滴定終點(diǎn)，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定絡(luò)合酸，測(cè)量硼酸含量。結(jié)果顯示,方法可靠、快速、靈敏。

通過(guò)正確選擇EDTA的用量，消除雜質(zhì)干擾，選擇合適甘露醇用量消除基體干擾，以酚酞指示劑和復(fù)合pH電極共同指示終點(diǎn)的最佳滴定終點(diǎn)指示方法。準(zhǔn)確取1mL槽液，加入20mL濃度為0.05mol/L的EDTA溶液，水浴80℃加熱15min，使鎳離子和鋁離子與EDTA完全反應(yīng)，掩蔽溶液中鎳離子和鋁離子。向溶液中加入3滴酚酞指示劑，同時(shí)插入復(fù)合pH電極，用0.05mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至溶液顯亮紫色pH=7.85時(shí)停止滴定。加入0.25g 的甘露醇試劑，加熱溶解后冷卻至室溫，繼續(xù)用0.05mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至溶液顯亮紫色pH=7.85時(shí)停止滴定，記錄氫氧化鈉用量V，即為硼酸消耗的氫氧化鈉量。通過(guò)理論計(jì)算得到硼酸含量。

該方法與FAAS國(guó)標(biāo)方法平行測(cè)定合成模擬樣品硼酸含量6次，通過(guò)G檢驗(yàn)，F(xiàn)檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)，可知該方法可以替代FAAS法。