3737-95-9 / 鈣指示劑的應用

背景及概述^[1][2]

鈣指示劑又稱“鈣-羧酸”，學名“2-羥基-1-(2-羥 基-4-磺酸基-1-萘偶氮)-3-萘甲酸”，一 種雙鄰羥基偶氮類顯色劑，紫紅色或 褐色結晶性粉末。易溶于氫氧化鈉和氨水，微溶于水和醇，其水和醇的溶液不穩定。在水溶液中pH值為7.3～13.7范 圍內呈藍色，能作鈣、鎂、鋅、鎘、錳等離子絡合滴定的指示劑。與鈣離子形成的絡合物呈紅色，變色敏銳，且非常明顯，故常用于鈣、鎂混合體系中測定鈣。若溶液中存在有鐵、鋁等離子時，會封閉指示劑，可用氰化鉀(KCN)及三乙醇胺聯合加以掩蔽。

此外，在堿性條件下測定鈣時，鎂離子形成氫氧化鎂沉淀，會吸附試劑，影響終點指示，故應先調節溶液pH值，后加指示劑。由于該試劑水溶液不太穩定，因此常與固體氯化鈉配成混合物保存和使用。

應用 ^[2]

鈣指示劑用于測量石灰石CaCO3、MgCO3成分。

酸雨、溫室效應和臭氧層破壞是人類當前面臨的三大環境問題，其中酸雨是必須首先予以解決的問題。燃燒礦物燃料排放的SO2是造成酸雨的主要原因之 一。酸雨導致土壤和水系的酸化，危害森林和農作物，給人類的生態環境造成災難性后果。

自80年代初以來，隨著我國經濟迅速持續地發展，我國大氣被SO2 嚴重污染，SO2排放量達2000多萬t，成為世界SO2排放的第1大國。我國大氣中的 SO294％來自煤炭燃燒，據1995年統計，我國煤炭消耗量12.75億t/a，SO2排放量 2370萬t/a，預計2010年SO2排放量將達到3300萬t/a。因此，要從根本上解決酸雨問題，首先要控制SO2的排放，減少其對環境的污染，采取有力措施控制SO2排放刻不容緩。

消除SO2污染有三種途徑，即燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和煙氣脫硫 其中煙氣脫硫被認為是最行之有效的途徑，而石灰石-石膏濕法脫硫技術是煙氣脫硫技術應用最廣的技術，石灰石作為煙氣脫硫技術中的脫硫劑，它的質量直接影響了煙氣的脫硫效率。石灰石的有效活性成分是CaCO₃，它的含量對脫硫 率有著直接的影響作用，所以在工程中，我們需要對多種石灰石進行成分分析，篩選出一種好的石灰石作為脫硫劑。石灰石中CaCO₃、MgCO₃的含量是評價石灰石質量的一個重要參數，尋求 一種簡單、安全、準確地分析方法是非常有必要的。現有的一種測量石灰石CaCO₃、MgCO₃成分的方法是國標法-化工用石灰 石成分分析法(GB/T 15057.2-94)。

國標法的測量步驟：

(1)試樣溶液的制備

石灰石樣品通過125μm試驗篩，于100℃干燥2h以上，置于干燥器中冷卻至室溫。稱取約0.2g試樣，精確至0.0001g(A[mg])，置于100mL聚四氟乙烯燒杯中，同時做空白對比試驗，用少許水(約5mL)潤濕試樣，蓋上表面皿，沿燒杯嘴滴加HCl溶液(1∶1)，待劇烈反應停止后，過量1mLHCl溶液，用蒸餾水沖洗表面皿和燒杯壁，加4mL氫氟酸HF和2mL高氯酸HClO₄，置于電熱板上低溫加熱近干，取下燒杯，稍冷，用少許水沖洗杯壁，繼續加熱白煙冒盡至干；稍冷，加3mLHCl溶液，加熱溶解至清涼，冷卻至室溫，移入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

(2) CaCO₃的測定

吸取25mL(vol.[mL])步驟(1)制備的試樣溶液置于250mL錐形瓶中，加蒸餾 水100mL、糊精溶液10mL、三乙醇胺溶液5mL、KOH溶液15mL，使溶液pH 大于12.5，加少許鈣羧酸指示劑(約0.2-0.4g)，搖勻，用EDTA標準溶液滴定 至溶液顏色由酒紅色變為純藍色即為終點(B[mL])，空白試驗消耗的體積為 (E[mL]).

CaCO3[％]＝C_EDTA(B-E)*0.1001*250*100/A/vol.

(3)MgCO₃的測定

吸取25mL(vol.[mL])步驟(1)制備的試樣溶液置于250mL錐形瓶中，加蒸餾 水100mL、鹽酸羥胺5mL、三乙醇胺5mL、氯化銨-氨水緩沖溶液10mL、2-3滴酸性鉻藍K指示劑和6-7滴奈酚綠B指示劑，搖勻，用EDTA標準溶液滴定至溶液顏色由暗紅色變為亮綠色即為終點(C[mL])，空白實驗消耗的體積為FmL.MgCO3[％]＝C_EDTA[(C-F)-(B-E)]*0.08431*100*250/A/vol.

國標法的理論基礎

石灰石CaCO₃、Mg CO₃成分分析的理論基礎：石灰石經鹽酸溶解后(如反應式1、2所示)，在溶液中先后加入KOH溶液，鈣指示劑，在pH＞12.5的溶液中，Mg²⁺變成Mg(OH)₂形成沉淀(如反應式3所示)，而Ca²⁺未形成沉淀，它和鈣羧酸指示劑形成一種絡合物(如反應式4所示)，此時，溶液呈酒紅色，當滴定EDTA后，EDTA會從絡合物中奪取Ca²⁺而使鈣羧酸指示劑游離，溶液顏色由酒紅色變才成藍色(如反應式5所示)，根據EDTA的滴定量就可計算出石灰石中的Ca CO₃含量；在pH≈10的溶液中，Ca²⁺、Mg²⁺均沒有變成沉淀，而是與指示劑(酸性鉻 藍K和奈酚綠B)生成一種絡合物(如反應式6所示)，此時，溶液呈暗紅色，當滴定EDTA后，EDTA會從絡合物中奪取Ca²⁺、Mg2+而使指示劑游離，溶液顏色由暗紅色變成亮綠色(如反應式7所示)，根據EDTA標準溶液的滴定量就可計算出鈣鎂總量，由差減法求得鎂的含量即MgCO₃的含量。

主要參考資料

[1] 化學詞典

[2] CN200610054133.2