Для расчета степени каустификации и других показателей оценки эффективности протекания процесса анализу подвергаются фильтрат и промывные воды для определения едкой (NaOH), карбонатной (Na2CO3) и известковой (Ca(OH)2) щелочи. Для этого проводят титрование соляной кислой с известной концентрацией NHCL в присутствии индикатора: для фильтра используется 1H раствор соляной кислоты, для промывных вод – 0,1Н раствор соляной кислоты. Совместное присутствие щелочных агентов усложняет анализ. Для идентификации каждого из компонентов применяется метод осаждения хлористым барием и оксалатом аммония.

Для определения общей щелочности 10 мл пробы переносят в коническую колбу, добавляют 10 мл дистиллированной воды и 3- 4 капли индикатора фенолфталеина и титруют раствором соляной кислоты до момента обесцвечивания розовой окраски (не перетитровать). Затем добавляют 3-4 капли индикатора метилового-оранжевого и дотитровывают кислотой до перехода окраски из желтой в розовую. Общее количество кислоты, израсходованное на титрование пробы с фенолфталеином и метиловым-оранжевым, отвечает общей щелочности и составляет V1 мл.

Для определения карбоната натрия сначала оценивают содержание едкой и известковой щелочи путем осаждения присутствующего с ним карбоната натрия (Na2CO3) с помощью хлорида бария. Для этого 10 мл

пробы переносят в коническую колбу, добавляют 10 мл дистиллированной воды и прибавляют 30 мл 25 %-ного раствора хлорида бария (BaCL2). При этом образуется нерастворимый карбонат бария и гидроксид бария по уравнениям реакции 6,7,8:

Na2CO3 + BaCL2 = BaCO3 ↓ + 2NaCl(6)

2NaOH + BaCL2 = Ba(OH)2 + 2NaCL(7)

Ca(OH)2 + BaCL2 = Ba(OH)2 + CaCL2(8)

К пробе после осаждения карбоната натрия добавляют 3-4 капли фенолфталеина и сразу немедленно титруют раствором соляной кислоты при осторожном помешивании до обесцвечивания розовой окраски. Долгое пребывание пробы исследуемого раствора на воздухе и интенсивное перемешивание ведут к значительному поглощению углекислого газа из воздуха. Количество кислоты, израсходованное на титрование эквивалентно содержанию едкого натра и гидроксида кальция, составляет V2 мл. Разность V1-V2 соответствует содержанию карбоната кальция в растворе, концентрация которого определяется по формуле 15:

53 × NHCL (V1 - V2)

CNa2CO3 = ——————————— , г/л (15)

10

Для определения гидроксида кальция используется выделение его путем осаждения в присутствии оксалата аммония. При этом в исследуемом растворе протекают следующие реакции 9, 10, 11:

Ca(OH)2 + (NH4)2 C2O4 = Ca C2O4 ↓ + 2NH4OH (9)

2 NaOH + (NH4)2 C2O4 = Na2 C2O4 + 2NH4OH (10)

NaCO3 + (NH4)2 C2O4 = Na2C2O4 + (NH 4)2CO3 (11)

Для этого 10 мл пробы переносят в коническую колбу, добавляют 30 мл 3 %-ного раствора оксалата аммония, тщательно перемешивают и переносят содержимое колбы на предварительно взвешенный фильтр. По разнице масс абсолютно сухих фильтров с осадком и без него определяют концентрацию гидроксида кальция в пробе по формуле 16:

74 ∙ (m фильтр. с осад. - mфильт.) ∙ 100

CCa(OH)2 = ——————————————— , г/л (16)

128

По содержанию гидроксида кальция в пробе оценивается соответствующий объем соляной кислоты (V3), который пошел бы на титрование 10 мл пробы для определения известковой щелочи по формуле 17:

10 · CCa(OH)2

V3 = —————— , мл (17)

2 · 74 · NHCL

Для определения едкого натра находят разность объемов титранта V1 - V2 - V3. Концентрация гидроксида натрия в исследуемой пробе рассчитывается по формуле 18:

40 · NHCl · (V1 - V2 - V3)

CNaOH = ———————————————————— , г/л (18)

10

По полученным данным едкой, карбонатной и известковой щелочности рассчитывают массы щелочных агентов в фильтрате в пересчете на весь осадок и в промывных водах в пересчете на весь объем по формулам 19-24:

CNaOH в осад. ∙ m осад.

mNaOH в осад. = ——————————— , г (19)

1000

CNa2 CO3 в осад. ∙ m осад.

mNa2CO3 в осад. = ———————————— , г (20)

1000

ССa(OH)2 в осад. ×

m осад.

mCa(OH)2 в осад. = ———————————∙, г (21)

1000

mосад. ∙ Vобщ. пр.в.

mNaOH пр. в. = СNaOH пр.в. * ——————————— , г (22)

m проб ∙ 1000

mосад. ∙ Vобщ. пр.в.

mNa2CО3 пр.в. = СNa2CO3 пр.в. * ————————— , г (23)

m проб. ∙ 1000

mосад. ∙ Vобщ. пр.в.

mCa(OH)2 пр. в.= CCa(OH)2 пр.в. * ————————— , (24)

m проб. ∙ 1000

Степень каустификации ( выход гидроксида натрия) определяется по формулам 25-27:

(mNaOH) факт