沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法

文档序号:6186615阅读:264来源:国知局
沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法
【专利摘要】本发明公开了沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法,绘制纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A、废液在不同稀释倍率下的四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1,…,Bn),通过将(B1,…,Bn)线性回归,得到与A斜率误差不超过±0.02%的线性曲线C为快速定量测定废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线,从而计算得到废液中四丙基溴化铵含量。本发明的优点是:通过建立纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A,通过向待测废液加入已知量的四丙基溴化铵,而后对其测试结果进行回归修正,从而消除了废液中杂质对滴定效果的影响,得到了废液中四丙基溴化铵的准确含量,分析精度可达到95%以上,重复性高,实现快速定量测定废液中四丙基溴化铵含量,从而使得废液得以重复利用。
【专利说明】沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的测定方法。
【背景技术】
[0002]ZSM-5沸石被广泛应用于化工反应、气体加工和吸附等各领域,是除了 Y型沸石、A型沸石以外,化学工业中应用最广泛的沸石材料,目前,国内的生产能力达到上万吨。
[0003]ZSM-5沸石的合成,需要以有机季胺盐类物质作为有机模板剂,其中四丙基溴化铵是使用最为广泛的有机模板剂。四丙基溴化铵是一类重要的阳离子表面活性剂,与其它类型的表面活性剂相容性好,并具有良好的乳化、润湿、增溶、洗涤、杀菌、柔软、助染、固色、抗静电等一系列性能,其化学式为C12H28BrN15
[0004]由于ZSM-5沸石采取水热合成方法生产,其废液中将含有质量比为I?8%的四丙基溴化铵,造成废液中C0D、氨氮以及齒素含量超标。通过传统的氧化、气脱等方法降低废液中的各种物化指标,成本高昂。此外,四丙基溴化铵价格昂贵,通过废液将其排放,也会造成不必要的浪费。因此,回收利用废液中的四丙基溴化铵无论从环境保护还是降低成本方面都是必要的工作。
[0005]为了达到回收废液的目的,首先就需要确定废液中的四丙基溴化铵的含量。行业标准HG/T2230-2006《水处理剂十二烷基二甲级苄基氯化铵》中规定了十二烷基二甲级苄基氯化铵的分析方法,即利用季铵盐与二氯荧光黄生成螯合物,当用四苯硼钠滴定时,四苯硼钠从季铵盐与二氯荧光黄中置换出二氯荧光黄并与之生成嫣红色混合物,到达终点后溶液由嫣红色转变为黄色,继而测定季铵盐的质量分数。其它的测定方法有离子交换法、沉淀法、闭塞法等,但这些方法都是针对长链季铵盐的测定,对于四丙基溴化铵,由于其主链较短,且铵离子容易游离,使用这些测定方法得到的结论误差很大。
[0006]吴文帧等对HG/T2230-2006标准进行了分析改进研究,他们利用四苯硼钠在碱性介质中与季铵盐反应形成白色沉淀,使用过量的四苯硼钠将季铵盐沉淀,而过量的四苯硼钠再使用十六烷基三甲基溴化铵滴定,待到终点时,十六烷基三甲基溴化铵与达旦黄形成粉红色显示。这种方法解决了低碳链季铵盐显色不明显、误差较大的难题,对质量分数在
0.1%以上的低碳链季铵盐溶液测定准确率可达到99.5%以上。同时,李妍等对此方法中,研究了氢氧化钠溶液浓度对分析准确性的影响,确定了氢氧化钠的最佳加入量。
[0007]虽然吴文帧与李妍等的工作发展了 HG/T2230-2006标准,使得定量分析四丙基溴化钠的质量分数成为可能,但是,在他们的分析方法中,四丙基溴化铵均是单一物质溶液,纯度很高。ZSM-5沸石水热合成体系的废液除了含有四丙基溴化铵外,还含有大量的氢氧化钠、氨水及大量的SiO2小颗粒等杂质,这些杂质的存在,使得使用四苯硼钠反滴定时候,同样不可避免的存在影响滴定终点等难题,从而影响定量分析的精确性。

【发明内容】

[0008]发明目的:针对上述问题,本发明的目的是提供一种快速、准确测定沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的方法。[0009]技术方案:沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法,绘制纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A、废液在不同稀释倍率下的四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1,…,Bn),通过将(B1,…,Bn)线性回归,得到与A斜率误差不超过±0.02%的线性曲线C为快速定量测定废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线,从而计算得到废液中四丙基溴化铵含量。[0010]具体包括以下步骤:[0011]步骤(1)绘制纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A:[0012](a)移取5mL已知浓度的纯四丙基溴化铵溶液,用蒸馏水稀释50倍;移取5mL稀释后的所述纯四丙基溴化铵溶液、5mL浓度0.01mol/L的四苯硼钠标准溶液,置于锥形瓶中,再加入5mL甲醛、0.2mL质量分数20%的NaOH溶液、ImL质量分数0.1%的达旦黄指示剂溶液,用浓度0.01mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至终点;[0013](b)重复(a),分别测试多个不同已知浓度的纯四丙基溴化铵溶液;[0014](c)以滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量和纯四丙基溴化铵溶液的摩尔浓度建立坐标系绘制点图,得到纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A及其方程y = 4.878Xx — 0.0000851271,其中y为滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量、X为纯四丙基溴化铵的摩尔浓度;[0015]步骤(2)绘制废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1,…,Bn):[0016](d)移取5mL废液,用蒸馏水稀释50倍;移取5mL稀释后的所述废液、已知质量的纯四丙基溴化铵溶液和5mL浓度0.01mol/L的四苯硼钠标准溶液,置于锥形瓶中,再加入5mL甲醛、0.2mL质量分数20%的NaOH溶液、ImL质量分数0.1%的达旦黄指示剂溶液,用浓度0.01mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至终点;[0017](e)重复(d),将所述废液稀释不同倍率,分别测试;[0018](f)以滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量和预估的废液中四丙基溴化铵的摩尔浓度建立坐标系绘制点图,得到废液在不同稀释倍率下的四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1, - ,Bn);[0019]步骤(3 )修正线性曲线(B1,…,Bn):通过将(B1,…,Bn)线性回归,得到与A斜率误差不超过±0.02%的线性曲线C即为快速定量测定废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线.[0020]步骤(4)快速定量测定沸石合成废液中四丙基溴化铵含量:对于某待测废液,根据线性曲线C,由滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量,即可得到废液中四丙基溴化铵含量。[0021]所述沸石合成废液所含组分包括SiO2固体颗粒、氢氧化钠、四甲基溴化铵。[0022]所述四苯硼钠标准溶液通过以下方法配制:取三氯化铝1.(^,溶于25!^水中,不断搅拌并缓缓滴加氢氧化钠溶液至PH值为8~9,得到氢氧化铝凝胶;取四苯硼钠3.5g,加水50mL振摇使之溶解,加入所述氢氧化铝凝胶12.5mL,震摇5分钟,加入氯化钠8.3g,充分搅匀,加水250mL振摇15分钟,静置10分钟,用双层中速滤纸过滤,滤液中滴加氢氧化钠溶液至PH值为8~9,再加水稀释至1000mL摇匀,即得。[0023]本发明的原理是:四丙基溴化铵在碱性介质中与四苯硼钠溶液形成白色沉淀,使用过量的四苯硼钠将废液中的四丙基溴化铵完全沉淀;过量的四苯硼钠与十六烷基三甲基溴化铵形成沉淀,使用过量的十六烷基三甲基溴化铵将残留的四苯硼钠完全沉淀;残留的十六烷基三甲基溴化铵用达旦黄进行滴定显色,得到残留的十六烷基三甲基溴化铵的质量含量,然后倒推得到四丙基溴化铵的含量;测量不同稀释倍率的废液的质量分数,并与事先测得的纯四丙基溴化铵摩尔浓度曲线进行对比修正,从而得到废液中四丙基溴化铵摩尔浓度。
[0024]有益效果:与现有技术相比,本发明的优点是:通过建立纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A,通过向待测废液加入已知量的四丙基溴化铵,而后对其测试结果进行回归修正,从而消除了废液中杂质对滴定效果的影响,得到了废液中四丙基溴化铵的准确含量,分析精度可达到95%以上,且重复性高,满足了快速定量测定沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的要求,从而使得废液得以重复利用。
【专利附图】

【附图说明】
[0025]附图是纵向以滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量、横向以四丙基溴化铵的摩尔浓度建立的坐标系,以及在坐标系中绘制点图得到的线性曲线,为线性曲线A,〇为线性曲线(B1, -",Bn), 为线性曲线Co
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0027]沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法,具体包括以下步骤:
[0028]步骤(1)绘制纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A:
[0029](a)移取5mL已知浓度的纯四丙基溴化铵溶液,置于250mL容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度;移取5mL稀释后的纯四丙基溴化铵溶液、体积V1为5mL浓度C1为0.01mol/L的四苯硼钠标准溶液,置于锥形瓶中,再加入5mL甲醛、0.2mL质量分数20%的NaOH溶液、ImL质量分数0.1%的达旦黄指示剂溶液,用浓度C2为0.01mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至终点,消耗体积V2 ;
[0030]由此可得四丙基溴化铵质量分数的计算式,即式①w = 50X Cc1V1 —C2V2) XMX 100% / W,其中M为四丙基溴化铵摩尔质量、W为四丙基溴化铵质量;
[0031]其中,四苯硼钠标准溶液还可以通过以下方法配制,以达到更好的测定效果:取三氯化铝1.0g,溶于25mL水中,不断搅拌并缓缓滴加氢氧化钠溶液至pH值为8~9,得到氢氧化铝凝胶;取四苯硼钠3.5g,加水50mL振摇使之溶解,加入所述氢氧化铝凝胶12.5mL,震摇5分钟,加入氯化钠8.3g,充分搅匀,加水250mL振摇15分钟,静置10分钟,用双层中速滤纸过滤,滤液中滴加氢氧化钠溶液至pH值为8~9,再加水稀释至1000mL摇匀,即得。
[0032](b)重复(a),分别测试多个不同已知浓度的纯四丙基溴化铵溶液。
[0033](C)如附图所示,纵向以滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量、横向以四丙基溴化铵的摩尔浓度建立的坐标系,以(a)、(b)的测试结果在坐标系中绘制点图,并经过线性回归,得到纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A ;[0034]该线性曲线A的方程为y = 4.878Xx — 0.0000851271,其中y为滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量、X为纯四丙基溴化铵的摩尔浓度。
[0035]步骤(2)绘制废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1, -,Bn):
[0036](d)移取5mL废液,用蒸馏水稀释50倍;移取5mL稀释后的所述废液、已知质量的纯四丙基溴化铵溶液和5mL浓度0.01mol/L的四苯硼钠标准溶液,置于锥形瓶中,再加入5mL甲醛、0.2mL质量分数20%的NaOH溶液、ImL质量分数0.1%的达旦黄指示剂溶液,用浓度0.01mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至终点。
[0037](e)重复(d),将所述废液稀释不同倍率,分别测试。
[0038](f)如附图所示,在该坐标系中,以(d)、(e)的测试结果,即以滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量和预估的废液中四丙基溴化铵的摩尔浓度绘制点图,得到废液在不同稀释倍率下的四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1,…,Bn),预估的废液中四丙基溴化铵的摩尔浓度是指通过其它方法测得的废液中四丙基溴化铵的摩尔浓度,例如离子分离法,采用ICS-1000型离子色谱仪,选用常规阳离子交换色谱柱为分离柱,流动相为甲烷基磺酸,流速为1.0mL/min。
[0039]步骤(3)修正线性曲线(B1,…,Bn):如附图所示,对于稀释倍率小的废液,其线性曲线斜率大,稀释倍率大的废液,其线性曲线斜率小;根据线性曲线(B1, - ,Bn)的斜率,对与线性曲线A斜率相差大的进行线性回归,将预估的废液中四丙基溴化铵的摩尔浓度乘以修正系数加以修正,直到修正后的线性曲线的斜率与A斜率一致,以斜率误差不超过±0.02%为衡量斜率一致的标准,得到的即为快速定量测定废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线C ;
[0040]修正系数是指线性曲线(B1,…,Bn)各自的斜率与线性曲线A的斜率的比值。
[0041]步骤(4)快速定量测定沸石合成废液中四丙基溴化铵含量:对于某待测废液,根据线性曲线C,由对废液滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量,即可得到废液中四丙基溴化铵的摩尔浓度,再通过式①即可计算出废液中四丙基溴化铵的含量。
[0042]本发明通过得到的线性曲线C,即可快速、定量、准确的测定出沸石合成废液中四丙基溴化铵含量。
[0043]由于沸石合成废液中通常含有氢氧化钠及大量的SiO2固体小颗粒等杂质,因此采用硅溶胶、氢氧化钠和四丙基溴化铵的混合溶液来模拟真实的废液组分,该混合溶液中SiO2质量分数为8%、氢氧化钠质量分数为2%、四丙基溴化铵质量分数分别为1%、2%、4%、8%。根据本发明方法以及得到的线性曲线C,对4份混合溶液分别测定,得到如下结果:
【权利要求】
1.沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法,其特征在于:绘制纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A、废液在不同稀释倍率下的四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1,…,Bn),通过将(B1,…,Bn)线性回归,得到与A斜率误差不超过±0.02%的线性曲线C为快速定量测定废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线,从而计算得到废液中四丙基溴化铵含量。
2.根据权利要求1所述的沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法,其特征在于具体包括以下步骤: 步骤(1)绘制纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A: Ca)移取5mL已知浓度的纯四丙基溴化铵溶液,用蒸馏水稀释50倍;移取5mL稀释后的所述纯四丙基溴化铵溶液、5mL浓度0.01mol/L的四苯硼钠标准溶液,置于锥形瓶中,再加入5mL甲醛、0.2mL质量分数20%的NaOH溶液、ImL质量分数0.1%的达旦黄指示剂溶液,用浓度0.01mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至终点; (b)重复(a),分别测试多个不同已知浓度的纯四丙基溴化铵溶液; (c)以滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量和纯四丙基溴化铵溶液的摩尔浓度建立坐标系绘制点图,得到纯四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线A及其方程y=4.878Xx- 0.0000851271,其中y为滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量、X为纯四丙基溴化铵的摩尔浓度; 步骤(2)绘制废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1, - ,Bn): Cd)移取5mL废液,用蒸馏水稀释50倍;移取5mL稀释后的所述废液、已知质量的纯四丙基溴化铵溶液和5mL浓度0.01mol/L的四苯硼钠标准溶液,置于锥形瓶中,再加入5mL甲醛、0.2mL质量分数20%的NaOH溶液、ImL质量分数0.1%的达旦黄指示剂溶液,用浓度0.01mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液滴定至终点; Ce)重复(d),将所述废液稀释不同倍率,分别测试; Cf)以滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量和预估的废液中四丙基溴化铵的摩尔浓度建立坐标系绘制点图,得到废液在不同稀释倍率下的四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线(B1, - ,Bn); 步骤(3)修正线性曲线(B1,…,Bn):通过将(B1,…,Bn)线性回归,得到与A斜率误差不超过±0.02%的线性曲线C即为快速定量测定废液中四丙基溴化铵摩尔浓度的线性曲线; 步骤(4)快速定量测定沸石合成废液中四丙基溴化铵含量:对于某待测废液,根据线性曲线C,由滴定至终点所消耗的十六烷基三甲基溴化铵溶液的质量,即可得到废液中四丙基溴化铵含量。
3.根据权利要求1所述的沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法,其特征在于:所述沸石合成废液所含组分包括SiO2固体颗粒、氢氧化钠、四甲基溴化铵。
4.根据权利要求2所述的沸石合成废液中四丙基溴化铵含量的快速定量测定方法,其特征在于:所述四苯硼钠标准溶液通过以下方法配制:取三氯化铝l.0g,溶于25mL水中,不断搅拌并缓缓滴加氢氧化钠溶液至PH值为8~9,得到氢氧化铝凝胶;取四苯硼钠3.5g,加水50mL振摇使之溶解,加入所述氢氧化铝凝胶12.5mL,震摇5分钟,加入氯化钠8.3g,充分搅匀,加水250mL振摇15分钟,静置10分钟,用双层中速滤纸过滤,滤液中滴加氢氧化钠溶液至PH值为8~9,再加水稀释至1000mL摇匀,即得。
【文档编号】G01N21/82GK103616379SQ201310647006
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】温鹏宇, 宋洁, 李伟 申请人:江苏天诺新材料科技股份有限公司
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