一种含钛溶液水解率的测定方法、钛白粉的制备方法与流程

1.本发明涉及钛白粉生产领域，具体而言，涉及一种含钛溶液水解率的测定方法、钛白粉的制备方法。


背景技术：

2.硫酸法生产钛白粉因工艺成熟、设备简单、对原料的要求不高等优势而被广泛采用，是我国目前比较普遍且产能较大的钛白粉生产工艺。硫酸法主要包括有钛铁矿酸解、钛液水解、偏钛酸水洗、煅烧和表面处理等工序，其中，水解阶段是其中的关键步骤，是后期煅烧粒子成长的基础，水解很大程度决定了钛白粉产品质量的优良。衡量水解质量好坏的一个很重要指标就是水解率，如何快速且准确地测定出水解率也是稳定硫酸法钛白粉生产的重要组成部分。此外，氯化法生产钛白粉的过程中会产生二氯氧钛溶液，在一定条件下也会水解产生偏钛酸或二氧化钛，对于二氯氧钛溶液水解率的测定也是生产的重要部分组成。
3.目前对于水解率的测定是采用滴定法，因为要在水解阶段补加一定量的水，因此水解率测定方法为分别测定水解前、水解后溶液中总钛微粒和亚铁离子的浓度，通过水解前后溶液中的铁钛比计算得到。但是该方法较为复杂，在测定总钛的过程中需要将待测溶液与硫盐混酸和铝片在液封状态下进行还原，煮沸冷却过程中要时刻注意液封不能漏；而对于亚铁的测定，因为水解前后的溶液中含有一定量的ti
3+
，在测定时需要测定并减去ti
3+
的摩尔质量，测定效率低，工作量大。因此，急需一种快速测定出含钛溶液水解率的方法，在大大加快生产效率的同时减少测试人员的工作量。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的在于提供一种含钛溶液水解率的测定方法，以解决现有技术中滴定法步骤繁琐复杂、对器材和人力需求高、检测效率低等技术问题，所述的测定方法首次将分光光度法应用于水解率的测量，具有测试效率高、操作简便等优点，同时避免了ti
3+
对fe
2+
的测试干扰，测量误差小。
6.本发明的第二目的在于提供一种钛白粉的制备方法，该方法包含有所述含钛溶液水解率的测定方法，能够快速及时地掌握硫酸氧钛或二氯氧钛的水解率值，使含钛溶液水解过程的调控更加科学化，提高水解阶段的效率，进而提高钛白粉的生产效率。
7.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
8.一种含钛溶液水解率的测定方法，主要包括：在波长410nm～430nm下测定不同含钛溶液水解率的标准溶液的吸光度，绘制吸光度-水解率标准曲线；在波长410nm～430nm下测定待测钛溶液的吸光度，将测得的吸光度代入至所述标准曲线，计算得到所述待测钛溶液的水解率；
9.其中，所述标准溶液和所述待测钛溶液的水解率分别为87.9％～97.6％。
10.优选地，测定所述标准溶液的波长为420nm；
11.优选地，测定所述待测钛溶液的波长为420nm。
12.优选地，所述标准溶液和所述待测钛溶液的水解率分别为90％～96％。
13.优选地，所述含钛溶液中含有钛粒子；所述钛粒子包括硫酸氧钛和二氯氧钛中的至少一种。
14.优选地，所述标准溶液的水解率的测定方法包括：通过滴定法分别测定所述标准溶液水解前和水解后的钛粒子和亚铁离子浓度，代入计算公式即得所述水解率；
15.所述计算公式为：
[0016][0017]
优选地，所述标准溶液和所述待测钛溶液中水解前的二氧化钛的浓度为195g/l～205g/l。
[0018]
优选地，对于所述待测钛溶液和所述标准溶液，采用相同的波长调节进行吸光度测量；
[0019]
更优选地，当使用分光光度计测量吸光度时，在室温下进行。
[0020]
优选地，所述标准溶液和所述待测钛溶液的吸光度分别为0.3～0.7。
[0021]
优选地，所述标准溶液和所述待测钛溶液经过稀释得到，所述稀释选用的稀释剂包括硫酸溶液和盐酸溶液；
[0022]
更优选地，所述稀释剂的体积百分比浓度为8％～15％；
[0023]
进一步优选地，所述稀释剂的体积百分比浓度为10％。
[0024]
一种钛白粉的制备方法，包括上述的含钛溶液水解率的测定方法。
[0025]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0026]
(1)本发明首次将分光光度法应用于硫酸氧钛或二氯氧钛水解率的测量；测定方法简单快捷，操作方便，准确度高，解决了现有技术中滴定法步骤繁琐复杂、对器材和人力需求高、检测效率低等技术问题。
[0027]
(2)本发明避免了ti
3+
对fe
2+
的测试干扰，减小了测量误差；同时采用特定种类、浓度的稀释剂，可以很好地消除其他离子对检测方法的影响，进一步降低测量误差。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]
图1为本发明实施例1提供的吸光度-水解率标准曲线；
[0030]
图2为本发明实施例5提供的吸光度-水解率标准曲线。
具体实施方式
[0031]
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0032]
针对现有钛白粉的生产工艺中，使用化学滴定法测定硫酸氧钛或二氯氧钛的水解率所存在操作复杂、测定步骤多、测定时间长、不利于加速生产效率的技术问题，特提出本发明的含钛溶液水解率的测定方法。本发明为行业内首次将分光光度法应用于含钛溶液水解率的测定，具有较高的实用价值。
[0033]
申请人通过大量实验发现，当含钛溶液的水解度在一定取值范围内时，水解后的含钛溶液的吸光度与水解率呈负相关线性关系；因此基于标准溶液绘制得出吸光度-水解率的标准曲线，同时得到吸光度-水解率的参数方程。此时测定待测钛溶液的吸光度，代入标准曲线或参数方程计算即可得到待测钛溶液的水解率。
[0034]
本发明是通过以下技术方案来实现：
[0035]
一种含钛溶液水解率的测定方法，主要包括以下步骤：在波长410nm～430nm下测定不同含钛溶液水解率的标准溶液的吸光度，绘制吸光度-水解率标准曲线；在波长410nm～430nm下测定待测钛溶液的吸光度，将测得的吸光度代入至所述标准曲线，计算得到所述待测钛溶液的水解率；
[0036]
其中，所述标准溶液和所述待测钛溶液的水解率分别为87.9％～97.6％。
[0037]
作为一种优选的实施方式，测定所述标准溶液的波长包括但不限于：400nm、401nm、402nm、403nm、404nm、405nm、406nm、407nm、408nm、409nm、410nm、411nm、412nm、413nm、414nm、415nm、416nm、417nm、418nm、419nm、420nm、421nm、422nm、423nm、424nm、425nm、426nm、427nm、428nm、429nm、430nm；
[0038]
作为一种更优选的实施方式，测定所述标准溶液的波长为420nm；
[0039]
作为一种优选的实施方式，测定所述待测钛溶液的波长包括但不限于：400nm、401nm、402nm、403nm、404nm、405nm、406nm、407nm、408nm、409nm、410nm、411nm、412nm、413nm、414nm、415nm、416nm、417nm、418nm、419nm、420nm、421nm、422nm、423nm、424nm、425nm、426nm、427nm、428nm、429nm、430nm；
[0040]
作为一种更优选的实施方式，测定所述待测钛溶液的波长为420nm；
[0041]
作为一种优选的实施方式，对于所述待测钛溶液和所述标准溶液，采用相同的波长调节进行吸光度测量；
[0042]
作为一种更优选的实施方式，当使用分光光度计测量吸光度时，在室温下进行。
[0043]
作为一种优选的实施方式，所述标准溶液和所述待测钛溶液的水解率分别为90％～96％。
[0044]
作为一种优选的实施方式，所述含钛溶液中含有钛粒子；所述钛粒子包括硫酸氧钛和二氯氧钛中的至少一种。
[0045]
作为一种优选的实施方式，所述标准溶液的水解率的测定方法包括：通过滴定法
分别测定所述标准溶液水解前和水解后的钛粒子和亚铁离子浓度，代入计算公式即得所述水解率；
[0046]
所述计算公式为：
[0047][0048]
具体而言，所述计算公式是通过如下推算得到：
[0049][0050]
；且由于反应体系中存在还原性较强的ti
3+
，所以亚铁离子不会被氧化，溶液中亚铁离子的含量相对恒定，即：水解前亚铁离子浓度
×
水解前溶液体积＝水解后亚铁离子浓度
×
水解后溶液体积；将上述两项公式结合后换算即可得到本技术的所述计算公式。
[0051]
作为一种优选的实施方式，所述标准溶液和所述待测钛溶液中水解前的二氧化钛的浓度为195g/l～205g/l；通过对二氧化钛的浓度予以限定，有助于提高钛白粉的综合性能。当二氧化钛浓度过低，水解时制备的水解晶种数量偏少，造成水解微粒粒度分布差，粒径偏大，进而造成产品颜料性能差；而当二氧化钛浓度超过205g/l时，产品颜料性能无法得到有效提升，考虑到生产成本等经济效益，限定水解前二氧化钛的浓度在195g/l～205g/l区间内。
[0052]
作为一种优选的实施方式，所述标准溶液和所述待测钛溶液的吸光度分别为0.3～0.7。
[0053]
作为一种优选的实施方式，所述标准溶液和所述待测钛溶液经过稀释得到，所述稀释选用的稀释剂包括硫酸溶液和盐酸溶液；
[0054]
分光光度法通过对特定波长下的吸光度、透光率进行测量以反映物质的含量，但是对于多组分体系，分光光度法往往受到离子相互作用干扰的限制。当使用水作为稀释剂时，含钛溶液中未水解的硫酸氧钛或二氯氧钛会进一步水解，造成原含钛溶液中钛含量降低，水解率上升，使得测得的含钛溶液水解率与使用滴定法测得的水解率存在较大误差，误差通常在10％～5％之间。但当使用与实际水解过程中反应溶液内浓度相近的硫酸或盐酸作为稀释剂时，可以很好的消除硫酸根或氯离子对分光光度法的影响。当待测钛溶液为硫酸氧钛溶液时，采用硫酸溶液作为稀释剂；当待测钛溶液为二氯氧钛溶液时，采用盐酸溶液作为稀释剂；当待测钛溶液为硫酸氧钛和二氯氧钛的混合溶液时，依照比例选择硫酸和盐酸的混合溶液作为稀释剂。
[0055]
作为一种优选的实施方式，所述稀释剂的体积百分比浓度为8％～15％；
[0056]
作为一种更优选的实施方式，所述稀释剂的体积百分比浓度为10％。
[0057]
一种钛白粉的制备方法，包括上述的含钛溶液水解率的测定方法。
[0058]
实施例1
[0059]
(一)绘制标准曲线
[0060]
通过化学滴定法分别测定七组水解后的硫酸氧钛溶液的水解率，将这七组硫酸氧
钛溶液稀释三倍，稀释剂为10％硫酸溶液，用分光光度计在420nm处测定吸光度值，并绘制得到图1所示的吸光度-水解率标准曲线图；
[0061]
表1七组水解后的硫酸氧钛溶液在420nm波长下的吸光度值；
[0062][0063]
表2图1所示的标准曲线图的参数关系；
[0064]
参数方程相关系数y＝-0.0415x+4.34390.9937
[0065]
(二)待测硫酸氧钛溶液的测定
[0066]
1)取水解后的待测硫酸氧钛溶液，同样以10％硫酸溶液为稀释剂，稀释三倍；用分光光度计在420nm处测量吸光度值为0.33，代入图1所示的标准曲线，计算得到水解率为96.72％。
[0067]
2)使用滴定法测定此待测钛溶液，计算得到水解率为96.65％。
[0068]
3)两种方法的相对误差为：0.07％。
[0069]
实施例2
[0070]
(一)绘制标准曲线：采用实施例1的标准曲线图。
[0071]
(二)待测硫酸氧钛溶液的测定
[0072]
1)取水解后的待测硫酸氧钛溶液，以10％硫酸溶液为稀释剂，稀释三倍；用分光光度计在420nm处测量吸光度值为0.355，代入图1所示的标准曲线，计算得到水解率为96.12％。
[0073]
2)使用滴定法测定此待测钛溶液，计算得到水解率为96.26％。
[0074]
3)两种方法的相对误差为：0.145％。
[0075]
实施例3
[0076]
(一)绘制标准曲线：采用实施例1的标准曲线图。
[0077]
(二)待测硫酸氧钛溶液的测定
[0078]
1)取水解后的待测硫酸氧钛溶液，以10％硫酸溶液为稀释剂，稀释三倍；用分光光度计在420nm处测量吸光度值为0.537，代入图1所示的标准曲线，计算得到水解率为91.73％。
[0079]
2)使用滴定法测定此待测钛溶液，计算得到水解率为90.86％。
[0080]
3)两种方法的相对误差为：0.95％。
[0081]
实施例4
[0082]
(一)绘制标准曲线：采用实施例1的标准曲线图。
[0083]
(二)待测硫酸氧钛溶液的测定
[0084]
1)取水解后的待测硫酸氧钛溶液，以10％硫酸溶液为稀释剂，稀释三倍；用分光光
度计在420nm处测量吸光度值为0.458，代入图1所示的标准曲线，计算得到水解率为93.64％。
[0085]
2)使用滴定法测定此待测钛溶液，计算得到水解率为94.05％。
[0086]
3)两种方法的相对误差为：0.44％。
[0087]
实施例5
[0088]
(一)绘制标准曲线
[0089]
通过化学滴定法分别测定七组水解后的二氯氧钛溶液的水解率，将这七组二氯氧钛溶液稀释五倍，稀释剂为10％盐酸溶液，用分光光度计在420nm处测定吸光度值，并绘制得到图2所示的吸光度-水解率标准曲线图；
[0090]
表3七组水解后的二氯氧钛溶液在420nm波长下的吸光度值；
[0091][0092]
表4图2所示的标准曲线图的参数关系
[0093]
参数方程相关系数y＝-0.03x+3.32040.9911
[0094]
(二)待测二氯氧钛溶液的测定
[0095]
1)取水解后的待测二氯氧钛溶液，同样以10％盐酸溶液为稀释剂，稀释五倍；用分光光度计在420nm处测量吸光度值为0.397，代入图2所示的标准曲线，计算得到水解率为97.45％。
[0096]
2)使用滴定法测定此待测钛溶液，计算得到水解率为96.5％。
[0097]
3)两种方法的相对误差为：0.98％。
[0098]
实施例6
[0099]
(一)绘制标准曲线：采用实施例5的标准曲线图。
[0100]
(二)待测二氯氧钛溶液的测定
[0101]
1)取水解后的待测二氯氧钛溶液，同样以10％盐酸溶液为稀释剂，稀释五倍；用分光光度计在420nm处测量吸光度值为0.474，代入图2所示的标准曲线，计算得到水解率为94.88％。
[0102]
2)使用滴定法测定此待测钛溶液，计算得到水解率为94.62％。
[0103]
3)两种方法的相对误差为：0.27％。
[0104]
实施例7
[0105]
(一)绘制标准曲线：采用实施例5的标准曲线图。
[0106]
(二)待测二氯氧钛溶液的测定
[0107]
1)取水解后的待测二氯氧钛溶液，同样以10％盐酸溶液为稀释剂，稀释五倍；用分光光度计在420nm处测量吸光度值为0.613，代入图2所示的标准曲线，计算得到水解率为
90.25％。
[0108]
2)使用滴定法测定此待测钛溶液，计算得到水解率为91.04％。
[0109]
3)两种方法的相对误差为：0.87％。
[0110]
由此可见，由实施例1、实施例5得到的标准曲线的参数方程中，相关系数分别为0.9937、0.9911，说明在限定水解率值区间中，吸光度与水解率呈现高度负相关的线性关系。同时，由本发明计算得到的水解率与滴定法测的水解率相比，检测误差不超过1％，实现了保证高准确度的同时，测量方法简单、快捷、方便，节省了大量人力和时间成本，实用性强且具有广阔的应用前景。
[0111]
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。