CN101893556B - 一种测定石墨中含硫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定石墨中含硫的方法，包括如下步骤：①取石墨置入装有艾氏剂的瓷坩埚中，充分搅拌均匀后得到混合物，再加入艾氏剂均匀覆盖混合物，最后得到试样；②将步骤①中的试样置入高温炉内；③将试样从高温炉中取出，取出后过滤，定容；④取步骤③中的试样溶液置入比色管中，在比色管中再加入铬酸钡酸性悬浊液，混合均匀后放置，得到混合液；⑤取含钙的氨水澄清液加入到步骤④的混合液中，混匀后放置；⑥将步骤⑤的溶液用干的中速定量滤纸过滤于比色皿中；⑦在波长370nm处，用1cm的比色皿，以试剂空白为对照测定其相应的吸光度，再从标准曲线上查出相应的硫酸根离子的量；本发明采用分光光度测定法，使设备投资少、操作方法简便，检测结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及检测方法，是一种测定石墨中含硫的方法。
背景技术
金刚石合成工艺中需要使用石墨，石墨中硫的含量直接影响金刚石的质量，石墨中的硫对于金刚石合成工艺中使用的设备也具有较强的腐蚀性，并且这些设备一旦被腐蚀，极易产生放炮、裂锤等生产事故，因此，本领域在金刚石的生产中对石墨中的硫含量控制较严格，因而准确测量石墨中的硫含量是保证金刚石产品质量的重要措施之一。现有的检测方法主要有两种，一种是卡尔-费休库伦法，另一种是离子色谱仪测定法。卡尔-费休库伦法使用设备复杂，极易漏气，不易操作，当操作不准确时，影响检测结果；离子色谱仪测定法，虽然操作简便，但是，设备造价昂贵，一般企业较难承担。
发明内容
本发明的目的是，提供一种测定石墨中含硫的方法，它采用分光光度测定法，使设备投资少、操作方法简便，检测结果准确。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种测定石墨中含硫的方法，包括如下步骤：
①取1.5g、粒度小于0.15mm的石墨置入装有2g艾氏剂的瓷坩埚中，充分搅拌均匀后得到混合物，再加入1g艾氏剂均匀覆盖混合物，最后得到试样；
②将步骤①中的试样置入高温炉内，使高温炉在1-1.5小时内的温度升至1000℃，保持1.5-2小时；
③将试样从高温炉中取出，冷却至室温后，将试样移至烧杯内，用40-60℃的纯水冲洗坩埚内壁，将坩埚中的洗液倒入烧杯内，再加入30ml-40ml、40℃-60℃的纯水，放入超声波仪器中3分钟，取出后过滤，定容至250ml；
④取步骤③中的试样溶液10ml置入比色管中，在管中加入0.2mol/L盐酸溶液调至PH=3.1-4.4，再将比色管置入沸水浴中加热3分钟后，冷却至20℃-30℃时，在比色管中再加入温度为20-30℃的4ml铬酸钡酸性悬浊液，混合均匀后放置2-3分钟，得到混合液；
⑤取1ml含钙的氨水澄清液加入到步骤④的混合液中，混匀后再加入10ml 95%的乙醇，混匀后放置10分钟；
⑥将步骤⑤的溶液用干的中速定量滤纸过滤于比色皿中；
⑦在波长370nm处，用1cm的比色皿，以试剂空白为对照测定其相应的吸光度，再从标准曲线上查出相应的硫酸根离子的量；
步骤①中所述的艾氏剂是用无水碳酸钠和氧化镁按质量比1：2配制后研细至粒度小于0.15mm以下。
步骤④中所述的铬酸钡酸性悬浊液是指将2.5g铬酸钡加到100ml（1+15）乙酸和100ml（1+500）盐酸组成的混合液。
步骤⑤中所述的含钙的氨水是指将1.85g CaCl2.2H2O溶解于500ml（3+4）氨水中。
本发明的优点在于：测定石墨中的含硫量准确，分析方法操作简便，精确度高，所用设备均为常规设备，设备投资少，操作方法简便，彻底解决了公知技术存在的不足。
附图说明
附图1是本发明方法中浓度-吸光度标准曲线图。
具体实施方法
本发明所述的一种测定石墨中含硫的方法，包括如下步骤：
①取1.5g、粒度小于0.15mm的石墨置入装有2g艾氏剂的瓷坩埚中，充分搅拌均匀后得到混合物，再加入1g艾氏剂均匀覆盖混合物，最后得到试样；
②将步骤①中的试样置入高温炉内，使高温炉在1-1.5小时内的温度升至1000℃，保持1.5-2小时；
③将试样从高温炉中取出，冷却至室温后，将试样移至烧杯内，用40-60℃的纯水冲洗坩埚内壁，将坩埚中的洗液倒入烧杯内，再加入30ml-40ml、40℃-60℃的纯水，放入超声波仪器中3分钟，取出后过滤，定容至250ml；
④取步骤③中的试样溶液10ml置入比色管中，在管中加入0.2mol/L盐酸溶液调至PH=3.1-4.4，再将比色管置入沸水浴中加热3分钟后，冷却至20℃-30℃时，在比色管中再加入温度为20-30℃的4ml铬酸钡酸性悬浊液，混合均匀后放置2-3分钟，得到混合液；
⑤取1ml含钙的氨水澄清液加入到步骤④的混合液中，混匀后再加入10ml 95%的乙醇，混匀后放置10分钟；
⑥将步骤⑤的溶液用干的中速定量滤纸过滤于比色皿中；
⑦在波长370nm处，用1cm的比色皿，以试剂空白为对照测定其相应的吸光度，再从标准曲线上查出相应的硫酸根离子的量；
步骤①中所述的艾氏剂是用无水碳酸钠和氧化镁按质量比1：2配制后研细至粒度小于0.15mm以下。
步骤①中所述的艾氏剂是用无水碳酸钠和氧化镁按质量比1：2配制后研细至粒度小于0.15mm以下。
步骤④中所述的铬酸钡酸性悬浊液是指将2.5g铬酸钡加到100ml（1+15）乙酸和100ml（1+500）盐酸组成的混合液。
步骤⑤中所述的含钙的氨水是指将1.85g CaCl2.2H2O溶解于500ml（3+4）氨水中。
本发明的方法是将试样与艾氏剂混匀、在高温炉缓慢燃烧，试样中的有机硫、硫化物和单质硫匀被氧化成二氧化硫和少量的三氧化硫，然后与碳酸钠和氧化镁直接作用，生成可溶性的硫酸盐----Na2SO4和MgSO4，将坩埚内的灼烧物转移到烧杯，溶解过滤后，用超声提取，定容。用过量的铬酸钡酸性悬浊液与试样中SO4 2-作用，生成BaSO4沉淀，过滤后用分光光度法测定由SO4 2-定量置换出的黄色CrO4 2-离子，从而间接求出SO4 2-的含量是。再根据SO4 2-的含量计算石墨中的含硫量，其主反应如下：
O2
试样──→CO2↑+H2O+SO4↑+SO3↑
△
SO3+2SO2+O2+3Na2CO3=3Na2SO4+3CO2↑
3MgO+2SO2+SO3+O2=3MgSO4
BaCrO4+MSO4=BaSO4↓+McrO4
本发明方法中采用溶液浓度有下述几种表示方法：
①物质的量浓度：指在1升溶液中所含溶质的物质的量，单位mol/L。
②体积浓度:指液体试剂与溶剂按一定的体积关系配制而成的溶液，符号为(m+n）,如本方法中的乙酸溶液的浓度为（1+15），是指1体积的冰乙酸与15体积的试剂水混合配制而成的乙酸溶液。氨水（3+4），是指3体积的浓氨水与4体积的试剂水混合配制而成的氨水溶液。盐酸（1+500），是指1体积的盐酸与500体积的试剂水混合配制而成的盐酸溶液。
硫酸钾标准溶液中1ml含0.1mgSO4 2-，所述的0.2mol/L盐酸溶液是指8.5ml浓盐酸，用试剂水稀释至500ml混匀。
本发明方法中使用的分光光度计是722型分光光度计。
本发明方法所述浓度-吸光度标准曲线图的绘制方法如下：
准确吸取0,1,2,3,4,5ml B液（1ml含0.1mgSO4 2-）于25ml比色管中，用试剂水稀释至10ml刻度，在20℃-30℃的水浴中恒温5分钟，再加入4ml已恒温至20℃-30℃的铬酸钡酸性悬浊液，摇匀，放置2-3分钟，按本发明所述方法的步骤⑤、步骤⑥进行处理，在722型分光光度计上，波长370nm处1cm比色皿以试剂空白做参比，测量吸光度，绘制工作曲线。
计算试样中硫酸根离子：
试样中硫酸根离子的含量X%按下式计算：
X%＝m1V×100/1000mV1
m1从工作曲线上查得的SO4 2-含量，mg；V1移取试液体积，ml；V：试液总体积，ml；m：称样量，g。
条件试验：
显色酸度试验
用盐酸和氨水调节酸度，实验结果表明，PH值在8时吸光度最大，本发明方法采用PH值8.0.
波长试验
改变分光光度计的波长范围，试验结果表明可见波长在370nm处吸光度最大。本发明方法采用波长λ＝370nm。
放置时间与吸光度的关系
| λ nm | 366 | 368 | 370 | 372 | 374 |
| A | 0.650 | 0.660 | 0.674 | 0.673 | 0.671 |
放置时间试验
试验结果表明，加入95%乙醇后，放置10-30分钟，其吸光度在10分钟后基本不变，本发明方法选定时间10分钟。
温度试验
试验结果表明，温度对吸光度影响较大（摩尔吸光系数为4.48×106），在30℃左右时吸光度较大比较容易控制，故本发明方法选定30℃。
温度与吸光度的关系
| T（℃） | 10 | 20 | 30 | 40 |
| A | 0.650 | 0.678 | 0.776 | 0.778 |
标准工作曲线
吸光度随SO4 2-含量的增加的标准工作曲线如图1所示，实验数据见下表，由此可见，SO4 2-在100μg/10ml范围内符合比尔定律。
工作曲线数据
编号 1 2 3 4 5 6 7
Vml 1 2 3 4 5 7 9
SO4 2- mg 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 0.9
A 0.147 0.286 0.433 0.558 0.684 0.913 1.248
K 1.47 1.43 1.44 1.40 1.37 1.32 1.39
K均值 1.404
本发明方法中试剂加入量一般以ml表示，如以滴表示者，其加入量应按常温下每20滴相当于1 ml计算。
本发明方法中所述试剂空白是指在微量成分的比色分析中，为校正试剂水中待测成分含量，需要以试剂水代替试样溶液，用测定试样溶液的方法和步骤进行显色，此显色后的溶液即试剂空白。
本发明方法中所用试剂水﹑纯水是指配制溶液﹑洗涤仪器﹑稀释水样以及做空白试验所使用的电导率（25℃）小于3uS/㎝的 
级试剂水。
本发明方法中所用的浓酸﹑浓氨水均指市售酸﹑氨水试剂。
Claims (3)
1.一种测定石墨中含硫的方法，其特征在于：包括如下步骤：
①取1.5g、粒度小于0.15mm的石墨置入装有2g艾氏剂的瓷坩埚中，充分搅拌均匀后得到混合物，再加入1g艾氏剂均匀覆盖混合物，最后得到试样；
②将步骤①中的试样置入高温炉内，使高温炉在1-1.5小时内的温度升至1000℃，保持1.5-2小时；
③将试样从高温炉中取出，冷却至室温后，将试样移至烧杯内，用40-60℃的纯水冲洗坩埚内壁，将坩埚中的洗液倒入烧杯内，再加入30ml-40ml、40℃-60℃的纯水，放入超声波仪器中3分钟，取出后过滤，定容至250ml；
④取步骤③中的试样溶液10ml置入比色管中，在管中加入0.2mol/L盐酸溶液调至PH=3.1-4.4，再将比色管置入沸水浴中加热3分钟后，冷却至20℃-30℃时，在比色管中再加入温度为20-30℃的4ml铬酸钡酸性悬浊液，混合均匀后放置2-3分钟，得到混合液；
⑤取1ml含钙的氨水澄清液加入到步骤④的混合液中，混匀后再加入10ml 95%的乙醇，混匀后放置10分钟；
⑥将步骤⑤的溶液用干的中速定量滤纸过滤于比色皿中；
⑦在波长370nm处，用1cm的比色皿，以试剂空白为对照测定其相应的吸光度，再从标准曲线上查出相应的硫酸根离子的量；
步骤①中所述的艾氏剂是用无水碳酸钠和氧化镁按质量比1：2配制后研细至粒度0.15mm以下。
2.根据权利要求1所述的一种测定石墨中含硫的方法，其特征在于：步骤④中所述的铬酸钡酸性悬浊液是指将2.5g铬酸钡加到100ml（1+15）乙酸和100ml（1+500）盐酸组成的混合液,其中乙酸溶液的浓度（1+15）是指1体积的冰乙酸与15体积的试剂水混合配制而成的乙酸溶液，盐酸（1+500）是指1体积的盐酸与500体积的试剂水混合配制而成的盐酸溶液。
3.根据权利要求1所述的一种测定石墨中含硫的方法，其特征在于：步骤⑤中所述的含钙的氨水是指将1.85g CaCl2.2H2O溶解于500ml（3+4）氨水中，其中氨水（3+4）是指3体积的浓氨水与4体积的试剂水混合配制而成的氨水溶液。
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