水玻璃模数测定方法的改进

水玻璃模数测定方法的改进

水玻璃紧缩剂价格低廉，来源充足。同时，它是无色、无味道的。由于环保要求的日益严格，水玻璃紧缩剂可以实现绿色铸造生产。许多工厂已经采用了水玻璃粘合剂生产线，并广泛应用于广泛应用中。衡量水玻璃粘结剂性能的技术指标有很多,模数是其中最重要的一个。1氧化钠比的确定水玻璃粘结剂的一个重要参数就是模数,它是水玻璃中二氧化硅和氧化钠的物质的量之比,一般用m表示:m=nSiO2/nNa2O(1)m=nSiΟ2/nΝa2Ο(1)式中:nSiO2表示水玻璃中二氧化硅的物质的量;nNa2O表示水玻璃中氧化钠的物质的量。模数对水玻璃粘结剂的粘度、固化速度和粘结强度提高率都有影响。2标准曲线的绘制水玻璃模数虽然是一个很重要的参数,但很多工厂往往很难准确测定这个重要的参数,导致很多工艺特别是型砂固化工艺不尽如人意,同时对旧砂的回收也有很大的影响。水玻璃模数测定一般采用以下原理:用盐酸标准溶液滴定总碱度,盐酸与水玻璃生成硅酸(pH≈4),正好在甲基红乙醇指示剂的变色范围内(pH在3.1~4.4之间),测出所耗的盐酸可知氧化钠的量,再在已测出氧化钠量的溶液中加氟化钠,反应所产生的盐酸用氢氧化钠滴定,用返滴法测出氢氧化钠的量就可知道二氧化硅的物质的量,再用nSiO2/nNa2O即可测定其模数。为消除氟化钠的碱性影响,试验中要做空白。在不加入待测试样的情况下,按所选用的测定方法,以同样的试验条件和试剂进行分析,降低器皿和试剂所引入的系统误差。化学反应如下:Na2O⋅mSiO2+2HCl+(m−2)H2O=2NaCl+mH2SiO3nNa2O=0.5M1V1H2SiO3+6NaF+H2O=Na2SiF6+4NaOHNaOH+HCl=NaCl+H2OΝa2Ο⋅mSiΟ2+2ΗCl+(m-2)Η2Ο=2ΝaCl+mΗ2SiΟ3nΝa2Ο=0.5Μ1V1Η2SiΟ3+6ΝaF+Η2Ο=Νa2SiF6+4ΝaΟΗΝaΟΗ+ΗCl=ΝaCl+Η2Ο由以上反应可知滴定所耗盐酸4mol相当于1mol二氧化硅。nSiO2=0.25M2(V2−V3−V4)nSiΟ2=0.25Μ2(V2-V3-V4)这样模数的计算表达式为:m=nSiO2/nNa2O=0.5×M2(V2−V3−V4)/M1V1=0.5×(V2−V3−V4)/V1(2)m=nSiΟ2/nΝa2Ο=0.5×Μ2(V2-V3-V4)/Μ1V1=0.5×(V2-V3-V4)/V1(2)(试验选定M1=M2,可以简化结果)式中:M1和M2是盐酸标准溶液和氢氧化钠标准溶液的浓度(mol·L-1);V1和V2是第一次和第二次消耗的盐酸标准溶液的体积(mL);V3是消耗氢氧化钠标准溶液的体积(mL);V4是空白试验消耗的盐酸标准溶液的体积(mL)。3氟化钠标准溶淮的测定常见的测定方法大多参照国家标准方法。称取水玻璃固体试样约5g(也有改进的试验方案是直接用玻璃棒蘸取约1g左右的水玻璃试样,还有用玻璃棒蘸取试样3~4滴),放入250mL容量瓶中制样。取试液50mL置于300mL锥形瓶中,加甲基红乙醇指示剂10滴,用盐酸标准溶液滴定至溶液由黄色变成微红色为终点。记录所消耗的盐酸标准溶液的体积V1。在上述测定氧化钠的试液中,加入(3±0.1)g氟化钠,摇动使其溶解,此时溶液又变为黄色,立即用0.5mol·L-1盐酸标准溶液滴定至红色不变,再过量2~3mL,记录所消耗盐酸标准溶液的体积V2。然后,用氢氧化钠标准溶液返滴至黄色为终点V3。同时,做空白试验,记录空白试验消耗的盐酸标准溶淮的体积V4。但在工厂检验操作中,检验人员往往感到根据标准方法准确测定模数很困难,分析测不准的原因,大致有以下5个方面:(1)取样过多参照国家标准方法的样品是固体,而工厂的样品往往是液体,故而容易取样过度,导致水玻璃样品的质量大于5g。(2)取样量不固定即便是改进的方案,由于每次取用的量也是用玻璃棒蘸取试样,取样量不固定,测定结果偏差很大,难以控制V1、V2范围。(3)过于简化、没有做空白试验在测定模数的试验中,为了消除氟化钠的碱性影响必须要做空白试验。(4)反应不完全氟化钠不仅溶解很慢且溶解度不大,其溶解度0℃为4g/100g水,100℃为5g/100g水,导致氟化钠和二氧化硅反应不充分(检验氟化钠是否和二氧化硅反应完全的方法是将反应溶液加热,然后静置一天,检查是否有二氧化硅胶体生成,有胶体生成则反应不完全)。(5)测定二氧化硅试验的滴定终点很难确定国家标准方法规定“溶液由黄色变成微红色为终点”,但是颜色的改变是渐变的,而且微红色深浅的程度用肉眼很难确定,长时间观察颜色会引起视觉疲劳。4改进的水玻璃模数法本试验针对以上5个问题特别是最后两个问题,设计了一套快速准确的测定方法。(1)氟化钠的过渡和热溶液的准备称取氟化钠15g加入盛有250mL水的烧杯中,加热到60~90℃恒温制成过饱和热溶液。(2)固体试样的制备在氟化钠溶液升温期间,取待测(水玻璃)液体试样10mL(若是固体试样,则取5g;如果待测试样的波美度低于40Bé,可适当增大待测试样的用量),再加入到500mL容量瓶中制样。(3)u3000色,滴定红取已经加热的氟化钠溶液50mL于锥形瓶中,加入甲基红乙醇指示剂10滴,溶液变为黄色,再用盐酸标准溶液滴定至红色不变,过量2~5mL;然后用氢氧化钠返滴至黄色出现,滴定终点的确认采用pH试纸,对要求更精确的模数测定试验,采用pH计测定pH值,测出碱性液消耗的盐酸标准溶液体积V4(经验值定为4.4mL左右,pH在6.0左右)。(4)氧化钠标准溶液体积的测定取待测水玻璃溶液5mL于锥形瓶中,加入甲基红乙醇指示剂10滴,用0.5mol·L-1盐酸标准溶液滴定至溶液由黄色变成微红色为终点,记录所消耗的盐酸标准溶液的体积V1,即测定了氧化钠的含量。加过饱和氟化钠溶液50mL,振荡锥形瓶使溶液颜色变黄,滴加盐酸标准直至溶液由黄色变成红色,再多滴加2~5mL,记下第二次所消耗盐酸标准溶液体积V2。返滴氢氧化钠,边滴边用pH试纸测定溶液的pH值,直至pH值与空白试验的pH值相同,读出消耗的氢氧化钠标准溶液体积V3。重复这个步骤试验3次,分别记下V1、V2、V3的值,用式(2)计算待测试样的模数。5测定结果的设定选用一种(低模)水玻璃,进行模数测试比较,测定结果如表1所示。测定结果的波动值用Δ(测定结果的最大值与最小值之差)来衡量。Δ值越小,表明测定结果越准确,也越接近真实值。6模数测定的准确性本方法的优点归纳为:(1)测定快捷由于采用热的过饱和氟化钠溶液,反应温度高,接触面积大,测试快捷。(2)测定准确通常