CN102200533A - 一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁离子含量测定法，尤其涉及一种通过配位滴定来测定铁离子含量的方法。一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，所述铁离子包括正三价离子，它包括：步骤一，配制滴定用的含有铁离子的标准溶液；步骤二，调节所述标准溶液的pH值为1.5～2.2；步骤三，缓慢加热经步骤二调节过pH值的标准溶液至55℃～65℃，趁热用EDTA溶液滴定，以磺基水杨酸为指示剂，以溶液颜色突变成亮黄色为滴定终点，记录EDTA溶液的消耗量V₁；步骤四，根据所消耗的EDTA溶液体积V₁计算三价铁离子含量ρFe³⁺。本发明的方法能快速、安全、准确地测定铁离子的含量，成本低。

Description

一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法

技术领域

本发明涉及一种铁离子含量测定法，尤其涉及一种通过配位滴定来测定铁离子含量的方法。

背景技术

本申请的Fe²⁺、Fe³⁺来自于硫酸盐镀锌工艺电镀液和电解酸洗液，铁离子含量测定通常采用国家标准GB/T 223.73-1991给出的TiCl₃-K₂Cr₂O₇容量滴定法，该法仅仅依靠铁离子化学价态变化，必须用强氧化剂K₂Cr₂O₇作滴定剂来测定的固定思维定式，这种思维方式导致所用的方法，在技术上必须引入强腐蚀性硫酸、磷酸滴定介质，需要小心安全预配制，且有报道认为硫酸磷酸混合物有贮存挥发性，以及方法本身带来的有毒重金属离子Cr⁶⁺、Cr³⁺，一旦与人接触，势必危害人的健康以及散落、玷污引起环境污染，并且存在累积效应。此外，测定完成后的废铬液，仍须外加化学试剂如硫酸、FeSO₄·7H₂O、CaO或NaOH和使用大型过滤器处理。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种无铬配位滴定测定钢铁合金中铁离子含量的方法。本发明的方法能快速、安全、准确地测定铁离子的含量，成本低。

本发明是这样实现的：一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，所述铁离子包括正三价离子，它包括：

步骤一，配制滴定用的含有铁离子的标准溶液；

步骤二，调节所述标准溶液的pH值为1.5～2.2；

步骤三，缓慢加热经步骤二调节过pH值的标准溶液至55℃～65℃，趁热用EDTA溶液滴定，以磺基水杨酸为指示剂，以溶液颜色突变成亮黄色为滴定终点，记录EDTA溶液的消耗量V₁；

步骤四，根据所消耗的EDTA溶液体积V₁计算三价铁离子含量ρFe³⁺。

所述的一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，所述步骤一中的标准溶液的配制是将电镀液或酸洗液试样于三角锥形瓶中，然后按照体积比1∶2的比例加蒸馏水稀释，滴加1∶1氨水至略有黄色浑浊。

所述的一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，所述步骤二调节酸度是采用1∶1的盐酸将pH值调节到1.8。

所述的一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，所述步骤三中，采用的EDTA滴定液浓度为0.01mol/L；所述磺基水杨酸浓度为100g/L；滴定时需用力震荡。

所述的无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，所述步骤四中三价铁离子含量ρFe³⁺的计算公式为：

$\mathrm{\ρ}{\mathrm{Fe}}^{3+}=\frac{C{V}_1\×55.85}{25.00}(g/L)$

式中

C-----EDTA标准溶液浓度，0.01mol/L

V₁----滴定Fe³⁺所耗用的EDTA标准溶液的体积数mL。

所述的一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，所述铁离子还包括有二价铁离子，它还包括另取电镀液或酸洗液先用稍过量的过氧化氢，并加热煮沸将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，重复步骤一至四，记录消耗的EDTA溶液体积V₂，计算二价铁离子的含量pFe²⁺，计算公式为：

$\mathrm{\ρ}{\mathrm{Fe}}^{2+}=\frac{\mathrm{C\ΔV}\×55.85}{25.00}(g/L)$

式中

C-----EDTA标准溶液浓度，0.01moL/L

ΔV----V₂与V₁的差值，即换算为滴定Fe²⁺所耗用的EDTA标准溶液的体积数(mL)。

本发明突破传统的依靠化学价态变化，且用强氧化剂如K₂Cr₂O₇作滴定剂来测定铁离子的固定思维定式，本发明的技术先进性主要体现在控制酸度的直接配位滴定法，是一种快速滴定法，比国家标准提出的TiCl₃-K₂Cr₂O₇容量滴定法更安全。本发明法是基于配位反应为基础的配位滴定法，方法本身不复杂。应用本法的主要技术重点体现在酸度的控制调节上。只要技术条件掌握得当，其重点依次是调节酸度、加热温度和滴定速度三个方面，会有很好的准确度和精密度。

较背景技术而言本发明应用化学试剂少(现有技术需用11个试剂，本发明仅用5个)，成本低廉；测试快速、简便，属于直接配位滴定法，且环保、安全；精确度符合测定要求；本发明的方法属于经典的配位滴定法，技术成熟而简单。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明：

Fe³⁺含量测定方法

移取一定量Fe³⁺标准溶液，调节到能滴定的最佳酸度PH 1.8，低温加热至55℃～65℃，滴加磺基水杨酸指示剂(使用pH值范围为1.5-～2.2)，即在温热溶液中用已知浓度的EDTA标准溶液趁热滴定，颜色由紫红色渐变，最后终点为淡黄色或接近无色(视Fe³⁺含量大小而定)。记录EDTA标准溶液滴定Fe³⁺所消耗的体积数V₁(ml)，从而计算Fe³⁺含量。

Fe²⁺含量测定方法

移取一定量Fe²⁺标准溶液，先用足量的过氧化氢强氧化剂，将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，然后在酸度为PH＝1.8的温热溶液中，以磺基水杨酸为指示剂，用已知浓度的EDTA标准溶液趁热滴定，颜色由紫红色渐变，最后终点为淡黄色。记录EDTA标准溶液滴定Fe³⁺总量所消耗的体积数V2(mL)，然后由EDTA标准溶液滴定Fe³⁺总量所消耗的体积数V2(mL)减去上述滴定Fe³⁺所消耗的体积数V₁(mL)的差值ΔV(mL)来计算Fe²⁺含量。

样品分析

Fe³⁺测定

吸取25.00mL电镀液或酸洗液试样于250mL三角锥形瓶中，然后加蒸馏水50mL滴加1∶1氨水至略有黄色浑浊，滴加1∶1盐酸溶液至该浑浊消失，再过量4～6滴(此时溶液PH值约为1.8)，用电炉低温加热至55℃～65℃(瓶口有水蒸气冒出，不可高温煮沸)，取下试样瓶，滴加磺基水杨酸指示剂(100g/L)1mL，立即用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定，溶液由开始的紫红色过渡到橙红色，最后至溶液突变为亮黄色，即为终点。记下滴定读数V₁(mL)。

计算公式：

$\mathrm{\ρ}{\mathrm{Fe}}^{3+}=\frac{C{V}_1\×55.85}{25.00}(g/L)$

式中

C-----EDTA标准溶液浓度，0.01moL/L

V₁----滴定Fe³⁺所耗用的EDTA标准溶液的体积数(mL)

Fe²⁺测定

吸取25.00mL电镀液或酸洗液试样于250mL三角锥形瓶中，先用稍过量的过氧化氢强氧化剂3mL，将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，加热煮沸，取下，稍冷，然后加蒸馏水40mL，滴加1∶1氨水至略有黄色浑浊，滴加1∶1盐酸溶液至该浑浊消失，再过量4～6滴(此时溶液PH值约为1.8)，用电炉低温加热至55℃～65℃(瓶口有水蒸气冒出，不可高温煮沸)，取下试样瓶，在酸度为PH＝1.8的温热溶液中，加入磺基水杨酸为指示剂1mL，用已知浓度的EDTA标准溶液趁热滴定，颜色由紫红色渐变，最后终点为淡黄色。记录EDTA标准溶液滴定Fe³⁺总量所消耗的体积数V₂(mL)，然后由EDTA标准溶液滴定Fe³⁺总量所消耗的体积数V₂(mL)减去上述滴定Fe³⁺所消耗的体积数V₁(mL)的差值ΔV(mL)来计算Fe²⁺含量。

计算公式：

$\mathrm{\ρ}{\mathrm{Fe}}^{2+}=\frac{\mathrm{C\ΔV}\×55.85}{25.00}(g/L)$

式中

C-----EDTA标准溶液浓度，0.01moL/L

ΔV----V₂与V₁的差值。

精密度试验

在本文测定条件下，取数份样品分别对Fe³⁺、Fe²⁺实际试样进行了精密度试验，连续各11次测定Fe³⁺、Fe²⁺实际样品的变异系数落在3.60％以下，符合容许的精密度变异系数小于5％，故本法具有较高的重复性，满足实际要求。

准确度试验

已知浓度的标准试剂试验

在本文测定条件下，我们取二份标准样品分别对Fe³⁺、Fe²⁺实际试样进行了准确度试验，其测定结果的平均值与已知浓度的标准值之间的比较，属t检验法的双侧检验，通过上述标准样品的准确度试验，连续测定标准样品Fe³⁺、Fe²⁺的平均值的变异系数落在小于2％的范围，均小于容许的变异系数5％的区间范围，同时标准样品的全量回收率在100.0％～101.0％，回收率误差在5％内，同时通过平均值与标准值之间的双侧t检验法检验，表明测定结果没有显著性的系统误差。故本法具有较高的准确性，结果令人满意。

试样的加标回收率试验

在本文测定条件下，我们取数份样品分别对Fe³⁺、Fe²⁺实际试样进行加标回收率的准确度试验，实际测定的Fe³⁺、Fe²⁺的回收率落在97.0％～103.0％之间，都大于95％的容许要求，故本法具有较高的再现性，结果可靠。

本法与可参考的国家标准法的对比试验

在本文测定条件下，我们取数份样品分别对Fe³⁺、Fe²⁺实际试样与可参考的国家标准法TiCl₃-K₂Cr₂O₇(旧法)进行了对比试验，本法与旧法之间的两个平均值的比较，属异方差t检验，本文先用F检验来判断两方法之间的方差有无显著性差异，然后在两方法之间的方差无显著性差异(统计量F＝s₁ ²大/s₂ ²小，F＜F_0.05(5，5)＝5.05)，也即精密度一致的情况下，再进行平均值之间的异方差t检验，其中标准偏差为合并标准偏差，即

$s=\sqrt{\frac{(n_1-1){s_1}^2+(n_2-1){s_2}^2}{n_1+n_2-2}}$

本法n₁＝n₂＝6，故

通过上述两方法的准确度对比试验，并通过异方差t检验，可知测定的Fe³⁺、Fe²⁺在两方法平均值之间不存在显著性差异(统计量，|t|＜t_0.025(10)＝2.228)，即两者之间不存在系统误差，其准确度是一致的，结果可靠，令人满意。

Claims (6)

1.一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，其特征在于：所述铁离子包括正三价离子，它包括：

步骤一，配制滴定用的含有铁离子的标准溶液；

步骤二，调节所述标准溶液的pH值为1.5～2.2；

步骤三，缓慢加热经步骤二调节过pH值的标准溶液至55℃～65℃，趁热用EDTA溶液滴定，以磺基水杨酸为指示剂，以溶液颜色突变成亮黄色为滴定终点，记录EDTA溶液的消耗量V₁；

步骤四，根据所消耗的EDTA溶液体积V₁计算三价铁离子含量ρFe³⁺。

2.根据权利要求1所述的一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，所述步骤一中的标准溶液的配制是将电镀液或酸洗液试样于三角锥形瓶中，然后按照体积比1∶2的比例加蒸馏水稀释，滴加1∶1氨水至略有黄色浑浊。

3.根据权利要求1所述的一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，其特征在于，所述步骤二调节酸度是采用1∶1的盐酸将pH值调节到1.8。

4.根据权利要求1所述的一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，其特征在于，所述步骤三中，采用的EDTA滴定液浓度为0.01mol/L；所述磺基水杨酸浓度为100g/L；滴定时需用力震荡。

5.根据权利要求1所述的无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，其特征在于，所述步骤四中三价铁离子含量ρFe³⁺的计算公式为：

$\mathrm{\ρ}{\mathrm{Fe}}^{3+}=\frac{{\mathrm{CV}}_1\×55.85}{25.00}(g/L)$

式中

C-----EDTA标准溶液浓度，0.01mol/L

V₁----滴定Fe³⁺所耗用的EDTA标准溶液的体积数mL。

6.根据权利要求1或2所述的一种无铬配位滴定测定铁离子含量的方法，其特征在于，所述铁离子还包括有二价铁离子，它还包括另取电镀液或酸洗液先用稍过量的过氧化氢，并加热煮沸将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，重复步骤一至四，记录消耗的EDTA溶液体积V₂，计算二价铁离子的含量ρFe²⁺，计算公式为：

$\mathrm{\ρ}{\mathrm{Fe}}^{2+}=\frac{\mathrm{C\ΔV}\×55.85}{25.00}(g/L)$

式中

C-----EDTA标准溶液浓度，0.01moL/L

ΔV----V₂与V₁的差值，即换算为滴定Fe²⁺所耗用的EDTA标准溶液的体积数mL。