PDF《环保型电解质对溶液电导率的影响》

1 实验 首先在

1 g/L NaOH 和5g/L Na2SiO3・9H2O 的基本 溶液中,分别加入

1、

2、3 和4g/L 植酸,测定植酸 加入前、后溶液的电导率.然后采用四因素三水平正 交实验研究氢氧化钠、硅酸钠、硼酸、钨酸钠、铝酸 钠和碳酸钠对溶液电导率影响规律.实验所用植酸纯 度不小于 70%,其余试剂为分析纯,溶液用蒸馏水配 置. 使用 Sartorius 电子天平(精度 0.01 mg)称量试剂质 量,用DDS?307 电导率仪测量溶液电导率.

2 结果与讨论 2.1 植酸对基本溶液电导率影响 在1g/L NaOH+5 g/L Na2SiO3・9H2O 基本溶液中, 分别加入不同浓度植酸,溶液电导率变化如图

1 所示 (测量温度

18 ℃). 由图

1 可见,随着植酸浓度增加,溶液电导率逐 渐减小.植酸分子中含有

12 个酸性氢原子,呈强酸 性,其各级电离常数与酸性见表 1[10] .作为一种多元 强酸,植酸在水溶液中发生电离,电离方程为[14] RH12+H2O RH11 ? +H3O+ (1) 图1植酸浓度对溶液电导率影响 Fig.1 Influence of phytic acid concentration on solution conductivity in base solution containing

1 g/L NaOH and

5 g/L Na2SiO3・9H2O RH11 ? +H2O RH10 2? +H3O+ (2) … (R=C6H6O6(PO3)6) 当植酸加入碱性基本溶液中,H3O+ 可与基本溶液 中的 OH? 发生反应,生成水.加入植酸前,基本溶液 中的阴离子为 SiO3 2? 和OH? .每加入一个植酸分子, 溶液中就减少一个 OH? ,增加一个植酸离子.由于植 酸离子比 OH? 大得多,在水溶液中移动速度慢,因此 加入植酸后,溶液电导率减少. 表1植酸的离解常数与酸性[10] Table

1 Ionized constant and acidity of phytic acid[10] Ionized proton number Ionized constant pH

6 strongly ionized protons 1.8 4.5?5.0

2 weakly ionized protons 6.3 7.5?8.0

4 very weakly ionized protons 9.7 >

10 微弧氧化击穿电压与溶液电导率密切相关,且随 电导率的增加而减小[5, 15] . 在基本溶液中加入植酸后, 溶液电导率减少,因此微弧氧化时击穿电压升高,这 与作者以前的实验结果相一致[11] . 2.2 电解质对溶液电导率的影响 由于需研究的电解质有氢氧化钠、 硅酸钠、 硼酸、 钨酸钠、铝酸钠和碳酸钠,因此本实验两次使用四因 素三水平正交实验,分别研究它们对溶液电导率的影 响. 先使用正交实验比较氢氧化钠、硅酸钠、硼酸和 钨酸钠对溶液电导率影响. 正交实验因素水平见表 2. 第21 卷第

4 期 张荣发,等:环保型电解质对溶液电导率的影响

929 表2正交实验的各因素和水平 Table

2 Factors and levels of orthogonal experiment Level c(NaOH)/(mol・L?1 ) c(Na2SiO3・9H2O)/(mol・L?1 ) c(H3BO3)/(mol・L?1 ) c(Na2WO4・2H2O)/(mol・L?1 )

1 0.05 0.05 0.05 0.05

2 0.10 0.10 0.10 0.10

3 0.15 0.15 0.15 0.15 选择 L9(34 )正交实验表,将各个因素依次放在正 交表头的适当位置上[16] .正交实验表以及实验结果见 表3. 正交实验数据分析使用直观分析法,表3中K

1、 K

2、K3 分别为各因素第一水平、第二水平和第三水平 的电导率的加和值.k

1、k

2、k3 分别为各因素相应水平 的平均值,即将 K

1、K

2、K3 的值除以 3.极差(R)为各 因素相应水平的平均值 k

1、k2 和k3 中最大值与最小值 之差,它的大小反应实验中各因素作用的大小,极差 大表明这个因素对指标的影响大,通常为重要因素. 从表

3 的试验结果可见,影响溶液电导率的因素从大 到小依次为 NaOH、Na2SiO3・9H2O、Na2WO4・2H2O 和H3BO3. 表3电导率正交实验结果 Table