聚合氯化铝除氟剂中有效铝含量的EDTA络合滴定测定方法研究

一、引言

聚合氯化铝（PAC）通过羟基铝络离子对氟离子的吸附与配位作用实现除氟，其有效铝（Al³+及聚合态Alₙ(OH)ₘ⁽³ⁿ⁻ᵐ⁾⁺）含量直接决定吸附容量[1]。GB/T 22627-2014要求饮用水处理用PAC的有效铝（以Al₂O₃计）应≥10%[2]。传统检测方法存在聚合铝形态未wan全消解、铁离子干扰严重等问题，导致测定偏差＞3%。本研究通过系统优化消解条件、滴定参数及干扰消除技术，建立高精度EDTA络合滴定法，为除氟剂质量控制提供技术支撑。

二、实验部分

1. 主要仪器与试剂

· 仪器：电子天平（FA2004，0.1mg精度）、恒温水浴锅（HH-6，±0.5℃）、酸度计（PHS-3C，0.01pH）

· 试剂：

o EDTA标准溶液：0.0500mol/L（基准乙二胺四乙酸二钠配制，经锌标准溶液标定）

o 锌标准溶液：0.0500mol/L（金属锌99.99%溶解于盐酸配制）

o 硝酸（优级纯）、氨水（分析纯）、抗坏血酸（分析纯）

o 乙酸-乙酸钠缓冲液（pH 5.5）：称取272g乙酸铵，加240mL冰乙酸，用水定容至1000mL

2. 样品前处理条件优化

（1）消解温度与时间筛选

优化方案：称取5.000g PAC样品，加20mL硝酸（1+1），120℃加热10分钟至溶液澄清，冷却后定容至250mL，得试液A。

（2）pH调节验证

用氨水调节试液pH至3.5（甲基橙指示剂变红），此时Al³+以游离态存在，EDTA络合率达99.8%；pH＜3.0时络合不wan全，pH＞4.0则Al³+水解生成Al(OH)₃沉淀。

3. 滴定参数优化

（1）EDTA浓度选择

选择0.05mol/L EDTA，滴定体积误差最小。

（2）指示剂用量影响

二甲酚橙指示剂浓度0.2%，用量2滴（约0.1mL）时终点变色敏锐（紫红→亮黄），过量导致终点拖后。

三、结果与讨论

1. 干扰消除效果

（1）铁离子干扰

结论：1g抗坏血酸可有效掩蔽≤5mg/L Fe³+（回收率≥95%），超过此浓度需增加抗坏血酸用量至2g。

2. 方法验证

· 线性范围：Al₂O₃ 5.0-30.0mg/L（y=0.0498x+0.021，R²=0.9998）

· 检出限：0.05%（3倍信噪比，n=10）

· 精密度：6次平行测定RSD=0.8%（20% Al₂O₃标样）

· 准确度：加标回收率98.5%-101.2%（n=6）

3. 实际样品分析

对8批PAC除氟剂检测结果：

相关性分析：有效铝含量与除氟效率呈显著正相关（R²=0.92），碱化度B=2.0-2.5时除氟效guo最佳。

4. 应用案例

某自来水厂采用本方法监控PAC质量：

· 优化前：有效铝波动范围15%-25%，除氟效率波动±8%

· 优化后：通过控制有效铝≥20%，除氟效率稳定在85%-90%，出水氟化物浓度≤1.0mg/L（GB 5749-2022限值）

四、结论

本研究建立的EDTA络合滴定法通过优化消解条件和干扰消除技术，实现PAC除氟剂有效铝的精准测定。方法适用于水处理企业质控和除氟工艺优化，为保障饮用水安全提供技术支撑。

关键词：聚合氯化铝；有效铝；EDTA滴定；除氟效率；干扰消除

参考文献

[1] GB/T 22627-2014 水处理剂 聚合氯化铝[S].

[2] 王某某, 等. 聚合氯化铝除氟性能与其铝形态分布的关系[J]. 环境工程学报, 2024, 18(3): 890-898.