酸性水溶液的酸度测量方法与流程

技术特征：
1.测量水溶液a1的总酸度的方法，所述水溶液a1包括强酸或强酸混合物，所述方法至少包括以下步骤：a)通过混合以下各项提供水溶液a5：v1体积的溶液a1，v2体积的ph为pha2的水溶液a2，所述水溶液a2包括选自弱酸、弱碱、弱酸盐或弱碱盐的化合物，和v4体积的溶液a4，所述溶液a4包括ph敏感染料，所述ph敏感染料具有酸型和碱型，且转变范围在第一ph和第二ph之间，所述第二ph高于所述第一ph但低于pha2；b)采用所述溶液a2作为测量空白，测量溶液a5中存在的所述染料的紫外-可见吸收光谱；c)根据在步骤b)中获得的吸收光谱确定所述溶液a5中所述染料的酸型和碱型中的至少一种的浓度；d)根据步骤c)中测得的所述浓度确定所述溶液a5的ph，记为pha5；和e)根据步骤d)中测得的所述pha5确定所述溶液a1的总酸度；并且其中，pha2使得v1和v2体积的混合物具有在染料的转变范围内的ph值。2.根据权利要求1的所述方法，其中步骤b)包括：获得所述溶液a2在紫外-可见范围内的光强度光谱；获得所述溶液a5在紫外-可见范围内的光强度光谱；和计算所述溶液a5的所获得的光谱的光强度值与所述溶液a2的所获得的光谱的光强度值之比的以10为底的对数。3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过应用比尔-朗伯定律确定所述溶液a5中所述染料的酸型和碱型中的至少一种的浓度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，pha5通过等式(1)确定：其中：k
hc
是所述溶液a5中酸型的所述染料的解离常数；[hc]是所述溶液a5中酸型的所述染料的浓度，单位为mol/l；和[c-]是所述溶液a5中碱型的所述染料的浓度，单位为mol/l。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，pha5通过等式(2)确定：其中：k
hc
是所述溶液a5中酸型的所述染料的解离常数；和r为所述溶液a5中碱型的所述染料的浓度与该溶液中所述染料的浓度的比值。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述溶液a1的总酸度，以h

质子的摩尔浓度表示，记为[h

]，由等式(3)确定：
其中：v1和v2以单位l表示；和y由等式(4)确定：其中：k
ha
为所述溶液a5中弱酸的酸解离常数或所述溶液a5中弱碱的共轭酸的酸解离常数；[a-]是所述溶液a2中弱酸的共轭碱的浓度或所述溶液a5中弱碱的浓度，单位为mol/l；[ha]为溶液a2中弱酸的浓度或溶液a5中弱碱的共轭酸的浓度，单位为mol/l；和v2以单位l表示。7.一种测量水溶液a1的游离酸度的方法，所述水溶液a1包括强酸或强酸混合物以及一种或多种可水解阳离子，所述方法至少包括以下步骤：a)通过混合v1体积的所述溶液a1和v2体积的ph值为pha2的水溶液a2提供水溶液a3，所述水溶液a2包括选自弱酸、弱碱、弱酸盐或弱碱盐的化合物，和c2浓度的络合所述可水解阳离子的试剂；b)采用所述溶液a2作为测量空白，测量所述溶液a3中存在的所述可水解阳离子的紫外-可见吸收光谱；c)根据在步骤b)中获得的吸收光谱确定所述溶液a3中所述可水解阳离子的浓度c3；d)通过混合所述溶液a3和v4体积的溶液a4提供水溶液a5，所述溶液a4包括ph敏感染料，所述ph敏感染料具有酸型和碱型，且转变范围在第一ph和第二ph之间，所述第二ph高于所述第一ph但低于pha2；e)采用所述溶液a2或所述溶液a3作为测量空白，测量所述溶液a5中存在的所述染料的紫外-可见吸收光谱；f)根据在步骤e)中获得的吸收光谱确定所述溶液a5中所述染料的酸型和碱型中的至少一种的浓度；g)根据步骤f)中测得的浓度确定所述溶液a5的ph值，记为pha5；然启h)根据步骤c)中测得的所述浓度c3和步骤e)中测得的pha5确定所述溶液a1的游离酸度；并且其中：pha2和所述体积v1和v2使得所述溶液a3具有表示为pha3的在所述染料转变范围内的ph；所述浓度c2和所述体积v1和v2使得所述络合试剂相对于所述溶液a3中的可水解阳离子过量。8.根据权利要求7所述的方法，其中，存在于所述水溶液a2中的化合物也是络合试剂。9.根据权利要求7或8的所述方法，其中步骤b)包括：获得所述溶液a2在紫外-可见范围内的光强度光谱；获得所述溶液a3在紫外-可见范围内的光强度光谱；和计算所述溶液a3的所获得的光谱的光强度值与所述溶液a2的所获得的光谱的光强度值之比的以10为底的对数。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述可水解阳离子的浓度c3通过应用比尔-朗伯定律确定。11.根据权利要求9或10的所述方法，其中步骤e)包括：获得所述溶液a5在紫外-可见范围内的光强度光谱；和计算所述溶液a5的所获得的光谱的光强度值与所述溶液a3的所获得的光谱的光强度值之比的以10为底的对数。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述溶液a5中所述染料的酸型和碱型中的至少一种的浓度通过应用比尔-朗伯定律确定。13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中，pha5通过等式(1)确定：其中：k
hc
是所述溶液a5中酸型的所述染料的解离常数；[hc]是所述溶液a5中酸型的所述染料的浓度，单位为mol/l；和[c-]是所述溶液a5中碱型的所述染料的浓度，单位为mol/l。14.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中，pha5通过等式(2)确定：其中：k
hc
是所述溶液a5中酸型的所述染料的解离常数；和r为所述溶液a5中碱型的所述染料的浓度与该溶液中所述染料的浓度的比值。15.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其中，所述溶液a1的游离酸度，以h

质子的摩尔浓度表示，记为[h ]，由等式(3)确定：其中：v1和v2以l表示；和y由等式(7)确定：其中：m为在这些阳离子与所述络合试剂的络合反应中所述可水解阳离子的化学计量系数；n为在所述可水解阳离子与所述络合试剂的络合反应中所述络合试剂的化学计量系数；k
ha
为所述溶液a5中弱酸的酸解离常数或所述溶液a5中弱碱的共轭酸的酸解离常数；[a-]是所述溶液a2中弱酸的共轭碱的浓度或所述溶液a5中弱碱的浓度，单位为mol/l；[ha]为所述溶液a2中弱酸的浓度或所述溶液a5中弱碱的共轭酸的浓度，单位为mol/l；v1和v2以单位l表示，c3以单位mol/l表示。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述溶液a2包含弱酸或弱酸盐。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述溶液a2包含草酸或其盐，优选地草酸钠。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述溶液a2包含0.27mol/l草酸钠。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中，所述染料是溴甲酚绿。20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述溶液a1是硝酸的水溶液。

技术总结
本发明涉及酸性水溶液酸度的测量方法。这些方法能够测量包含强酸或强酸混合物的水溶液的总酸度，以及如果该溶液包含一种或多种可水解阳离子，则也可以测量游离酸度。应用：任何可能需要测量强酸的水溶液的总酸度或游离酸度的工业和科学研究领域。度的工业和科学研究领域。


技术研发人员：西尔万
受保护的技术使用者：欧安诺再循环
技术研发日：2020.12.14
技术公布日：2022/8/12