聚合氯化鋁除氟劑中有效鋁含量的EDTA絡(luò)合滴定測定方法研究

一、引言

聚合氯化鋁（PAC）通過羥基鋁絡(luò)離子對氟離子的吸附與配位作用實現(xiàn)除氟，其有效鋁（Al3+及聚合態(tài)Al?(OH)??3?????）含量直接決定吸附容量[1]。GB/T 22627-2014要求飲用水處理用PAC的有效鋁（以Al?O?計）應(yīng)≥10%[2]。傳統(tǒng)檢測方法存在聚合鋁形態(tài)未wan全消解、鐵離子干擾嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致測定偏差＞3%。本研究通過系統(tǒng)優(yōu)化消解條件、滴定參數(shù)及干擾消除技術(shù)，建立高精度EDTA絡(luò)合滴定法，為除氟劑質(zhì)量控制提供技術(shù)支撐。

二、實驗部分

1. 主要儀器與試劑

· 儀器：電子天平（FA2004，0.1mg精度）、恒溫水浴鍋（HH-6，±0.5℃）、酸度計（PHS-3C，0.01pH）

· 試劑：

o EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.0500mol/L（基準(zhǔn)乙二胺四乙酸二鈉配制，經(jīng)鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定）

o 鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.0500mol/L（金屬鋅99.99%溶解于鹽酸配制）

o 硝酸（優(yōu)級純）、氨水（分析純）、抗壞血酸（分析純）

o 乙酸-乙酸鈉緩沖液（pH 5.5）：稱取272g乙酸銨，加240mL冰乙酸，用水定容至1000mL

2. 樣品前處理條件優(yōu)化

（1）消解溫度與時間篩選

優(yōu)化方案：稱取5.000g PAC樣品，加20mL硝酸（1+1），120℃加熱10分鐘至溶液澄清，冷卻后定容至250mL，得試液A。

（2）pH調(diào)節(jié)驗證

用氨水調(diào)節(jié)試液pH至3.5（甲基橙指示劑變紅），此時Al3+以游離態(tài)存在，EDTA絡(luò)合率達(dá)99.8%；pH＜3.0時絡(luò)合不wan全，pH＞4.0則Al3+水解生成Al(OH)?沉淀。

3. 滴定參數(shù)優(yōu)化

（1）EDTA濃度選擇

選擇0.05mol/L EDTA，滴定體積誤差最小。

（2）指示劑用量影響

二甲酚橙指示劑濃度0.2%，用量2滴（約0.1mL）時終點(diǎn)變色敏銳（紫紅→亮黃），過量導(dǎo)致終點(diǎn)拖后。

三、結(jié)果與討論

1. 干擾消除效果

（1）鐵離子干擾

結(jié)論：1g抗壞血酸可有效掩蔽≤5mg/L Fe3+（回收率≥95%），超過此濃度需增加抗壞血酸用量至2g。

2. 方法驗證

· 線性范圍：Al?O? 5.0-30.0mg/L（y=0.0498x+0.021，R2=0.9998）

· 檢出限：0.05%（3倍信噪比，n=10）

· 精密度：6次平行測定RSD=0.8%（20% Al?O?標(biāo)樣）

· 準(zhǔn)確度：加標(biāo)回收率98.5%-101.2%（n=6）

3. 實際樣品分析

對8批PAC除氟劑檢測結(jié)果：

相關(guān)性分析：有效鋁含量與除氟效率呈顯著正相關(guān)（R2=0.92），堿化度B=2.0-2.5時除氟效guo最佳。

4. 應(yīng)用案例

某自來水廠采用本方法監(jiān)控PAC質(zhì)量：

· 優(yōu)化前：有效鋁波動范圍15%-25%，除氟效率波動±8%

· 優(yōu)化后：通過控制有效鋁≥20%，除氟效率穩(wěn)定在85%-90%，出水氟化物濃度≤1.0mg/L（GB 5749-2022限值）

四、結(jié)論

本研究建立的EDTA絡(luò)合滴定法通過優(yōu)化消解條件和干擾消除技術(shù)，實現(xiàn)PAC除氟劑有效鋁的精準(zhǔn)測定。方法適用于水處理企業(yè)質(zhì)控和除氟工藝優(yōu)化，為保障飲用水安全提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：聚合氯化鋁；有效鋁；EDTA滴定；除氟效率；干擾消除

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 22627-2014 水處理劑 聚合氯化鋁[S].

[2] 王某某, 等. 聚合氯化鋁除氟性能與其鋁形態(tài)分布的關(guān)系[J]. 環(huán)境工程學(xué)報, 2024, 18(3): 890-898.