Файл: Шептала, Н. Е. Руководство по физико-химическому анализу глинистых растворов, глин, утяжелителей и реагентов.pdf

V

Труднорастворимые карбонаты — MgC03, СаС03, фосфаты кальция, фосфаты железа и фосфаты алюминия. В зависимости от pH среды растворимость всех солей изменяется в большую или меньшую сторону.

Результаты анализа фильтратов буровых растворов пред­ ставляют в процентах (с точностью до третьего знака) в милли- грамм-эквивалентах. Такая форма дает возможность проверить точность анализа.

При полном и правильном анализе фильтратов и пластовых вод сумма миллиграмм-эквивалентов катионов равна сумме мил­ лиграмм-эквивалентов анионов. Общую минерализацию филь­ трата глинистого раствора можно представить как сумму ионов

2„ = С03~ + НСОГ + CI“ + SO!“ + Са2+ + Mga+ + К+ + Na+.

Миллиграмм-эквивалент при объемных определениях вычис­ ляют умножением числа миллилитров раствора, израсходован­ ного на титрование, на нормальность этого раствора.

При весовых определениях для пересчета ионов в милли- грамм-эквиваленты вес иона в миллиграммах делят на эквива­ лентный вес. Например, вес SOf~ равен 144,09 мг, что отвечает

144,09 0

-------=о мг-экв.

48,03

При пересчете грамм-ионов в миллиграмм-эквивалент, как и в процессе пересчета процентного содержания иона в милли­ грамм-эквивалент, деление на эквивалентный вес заменяют

1000

умножением на множитель, равный---------- .

экв. вес

Если необходимо пересчитать миллиграмм-эквиваленты в миллиграммы или граммы, нужно умножить число миллиграммэквивалентов на миллиграммовое или граммовое значение. На­ пример, 3 мг-экв. Са24равны 3X20 = 60 мг, или 3X0,020 = = 0,06 г.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУХОГО ОСТАТКА ФИЛЬТРАТА

Сухой или плотный осадок фильтрата дает представление об общем содержании растворимых солей (органических и ми­ неральных) в глинистом растворе.

Определение проводят следующим образом: 25; 50; 100 мл фильтрата помещают в предварительно высушенную и взвешен­ ную фарфоровую чашку или химический стакан. Выпаривают на водяной бане с электрообогревом, чтобы избежать влияния на сухой остаток сернистых соединений светильного газа. В про­ цессе выпаривания следят, чтобы кипящая вода не попадала на дно чашки. По окончании выпаривания чашку с остатком вытирают снаружи полотенцем, высушивают в сушильном шка­ фу при температуре 105° С до постоянного веса. Первое взвеши­ вание производят через 3 ч, повторное — через 30—40 мин, пред-

104

варителы-іо выдержав пробы в эксикаторе до охлаждения. Если разность между двумя последовательными взвешиваниями не превышает 0,01 г, высушивание прекращают.

Содержание водорастворимых веществ в фильтрате, харак­ теризуемое величиной сухого остатка, выражают в процентах по формуле

РX ЮО

а— — - -----,

V

где а — содержание солей в процентах; Р — вес сухого остатка в г; V — количество фильтрата для анализа в мл.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЩЕЛОЧНОСТИ ОТ РАСТВОРИМЫХ КАРБОНАТОВ

Щелочность от растворимых карбонатов обусловливается присутствием в фильтрате солен Na2C03, К2СО3, а также ще­ лочных солей кремниевой и органических кислот. Растворимые карбонаты создают щелочную среду, вследствие чего фильтрат окрашивается в розовый цвет при добавлении фенолфталеина.

Титруя окрашенный фенолфталеином фильтрат кислотой до обесцвечивания индикатора, узнают содержание в нем раство­ римых карбонатов по уравнению

2Na2C03 + H2S04 = 2NaHC03 + Na2S04.

Из уравнения видно, что нейтрализация соды идет до обра­ зования бикарбоната, т. е. сода оттитровывается лишь наполо­ вину. Общее количество СО3- равно удвоенному количеству

кислоты,затраченной на титрование.

, Щелочность от растворимых карбонатов определяется сле­ дующим путем. 10, 25, 50 мл фильтрата помещают в коническую колбу и прибавляют две капли фенолфталеина. В зависимости от интенсивности окраски пробу титруют 0,01 или 0,02 н. раство­ ром H2S04 до обесцвечивания индикатора. Титрование следует вести быстро, чтобы избежать насыщения фильтрата углекис­ лотой, которая обесцвечивает фенолфталеин, поскольку этот индикатор чувствителен даже к слабым кислотам. Слабоокра­ шенные фильтраты титруют со «свидетелем», которым служит колба такого же объема и с таким же количеством фильтрата, как и с испытуемой пробой, но без фенолфталеина. Титруют до тех пор, пока цвет фильтрата в обеих колбах станет одинаковым. В сильно окрашенных фильтратах СО^~ определяют потенцио­

метрическим титрованием или разбавлением пробы и дальней­ шем титрованием. Пробу не выливают.

1 0 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЩЕЛОЧНОСТИ

Щелочность определяют титрованием взятого объема филь­ трата кислотой в присутствии индикатора (две-три капли) ме­ тилового оранжевого до перехода желтой окраски этого инди­ катора в оранжевую, т. е. до pH=4,4. Титрование следует про­ водить быстро, чтобы избежать растворения углекислого газа воздуха, которое приводит к завышению результата. Титрование представляется следующими уравнениями:

2NaHC03 + H2S04 = Na.3S04 + 2С0.2 + 2ТШ; Ca (НС03)3 + H3S04 = I CaSO* + 2C03 + 2H30.

Из уравнений видно, что общая щелочность обусловлена при­ сутствием в вытяжке двууглекислых солей щелочных и щелоч­ ноземельных элементов. По метиловому оранжевому бикарбо­ наты оттптровываются полностью, поэтому общая щелочность является суммарной величиной всех бикарбонатов вытяжки.

Общая щелочность определяется следующим образом. По ■окончании титрования растворимых карбонатов, а если они от­ сутствуют, непосредственно после добавления фенолфталеина, в ту же пробу приливают одну-две капли метилового оранже­ вого и титруют 0,01—0,02 и. раствором H2SO4 до изменения окраски индикатора. Титрование по метиловому-"Оранжевому •следует вести со свидетелем, которым служит колба такого же объема и с таким же количеством фильтрата и 'индикатора. Окраску сравнивают иа белом фоне и титрованію считают за­ конченным, когда окраска титруемого раствора из желтого пе­ рейдет в оранжевую. Величину общей щелочности в" присутствии карбонат-иона СО§—вычисляют по суммарному количеству

кислоты, затраченной на титрование по фенолфталеину и мети­ ловому оранжевому. Тогда расчет ведут по формуле, в которой мг-экв НСО^равен

g _ (а + О]) н - 100

где а — количество H2S0 4, пошедшее на титрование по фенол­

где 0,061— значение миллиграмм-эквивалента НСО~ в г.

П ри м е р. Для определения общей щелочности взято 25 мл фильтрата. На титрование по метиловому оранжевому затрачено 1,2 мл 0,02 и. раствора 'H2SO4. На предыдущее титрование по фенолфталеину израсходовано 0,6 мл

ThSOi. Общая щелочность НСО^~ равна в мг-экв

107

в 'процентах

0,144 X 0,061 = 0,00878^0,009.

Если растворимых карбоііатов нет. расчет ведут, исходя из количества кислоты, затраченной на титрование по одному метиловому оранжевому. Тог­ да формула для подсчета общей щелочности будет иметь вид

о , Х « Х ЮО

где аі — количество H2SO4, пошедшее на титрование пробы по метиловому

оранжевому, в мл; я — нормальность кислоты; V — количество взятого фильт­ рата в мл.

Определение содержания хлора ведут в этой же пробе.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ ХЛОРА АРГЕНТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ (ПО МОРУ)

Метод основан на взаимодействии хлорид-ионов с ионами серебра в присутствий хромат-ионов по уравнениям:

A g ++ Cl- = |AgCI;

2Ag+ -f СЮ4- = 4 AgoCr04.

Из раствора сначала выделяется белый осадок хлорида се­ ребра; раствор сохраняет в течение этого времени желтую окра­ ску от присутствия в нем ионов CrOj- . После связывания всех

ионов С1~ образуется красно-бурый осадок хромата серебра и раствор приобретает красный оттенок, что служит показателем эквивалентной точки. В присутствии карбонат-иоиов часть се­ ребра расходуется на образование Ag2C03, поэтому для анализа используется фильтрат, где карбонаты уже разрушены.

В пробу фильтрата, в которой уже оттитрована общая ще­ лочность, прибавляют 1 мл 10°/о-ного раствора КгСгОч и прово­ дят титрование С1_ 0,02 н. раствором AgN03 до появления устой­ чивой красно-бурой окраски. Изменение окраски легче просле­ живается при сравнении титруемого раствора со «свидетелем»,, т. е. с пробой, содержащей такое же количество фильтрата и хромовокислого калия. Титрование раствора ведут при энер­ гичном взбалтывании, чтобы освободить адсорбированный осад­ ком СИ! Просветление раствора в результате титрования свя­ зано с укрупнением частиц осадка. При большом количестве хлоридов конец реакции установить довольно трудно, так как большой объем осадка хлорида серебра не позволяет просле­ дить изменение окраски, связанное с появлением в растворе осадка хромата серебра. В этом случае лучше пользоваться бо­ лее крепким раствором AgN03 или разбавить титруемую пробу дистиллированной водой. .Если содержание С1_ мало, переход окраски также плохо заметен, поэтому пробу сгущают выпари­ ванием.

108