三、发明内容
本发明的目的在于公开一种海绵铁中磷含量的测定方法,利用该方法可准确测定海绵铁中磷的含量。
首先,通过实验来确定相关参数的取值范围和对测定方法的影响因素。
1、波长的选择
按实验方法在600~800nm波长处测定溶液的吸收光谱,结果表明络合物的最大吸收峰位于700nm处,所以本方法确定测定波长为700nm。
2、溶样酸的确定
分别采用1#、2#酸进行试样溶解,结果见表1。
表1: 溶样酸的确定 %
样品 |
溶样酸1# |
溶样酸2# |
标值 |
测定值 |
海绵铁Y7-80 |
HCl+HNO3+HClO4 |
HCl+HNO3+HF+HClO4 |
平均值0.0210 |
严重浑浊 |
海绵铁Y8-95 |
HCl+HNO3+HClO4 |
HCl+HNO3+HF+HClO4 |
平均值0.0395 |
严重浑浊 |
海绵铁DRI-1 |
HCl+HNO3+HClO4 |
HCl+HNO3+HF+HClO4 |
0.026 |
0.028(清亮) |
海绵铁DRI-2 |
HCl+HNO3+HClO4 |
HCl+HNO3+HF+HClO4 |
0.017 |
0.016(清亮) |
海绵铁DRI-4 |
HCl+HNO3+HClO4 |
HCl+HNO3+HF+HClO4 |
0.011 |
0.0093(清亮) |
结果表明:只有一定量的盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸在低温下才能完全溶解试样。
3、最佳显色酸度的确定
4.0、4.5及5.0、5.5mL硝酸的硝酸铋溶液5.0mL,按实验方法进行显色测定,结果见表2。
表2:最佳显色酸度的确定
结果表明:在2.5mL~4.5mL硝酸介质中显色溶液的吸光度一致,即最佳显色酸度为0.8moL/mL~1.6moL/mL。
4、钼酸铵量的选择
移取浓度为10.00μg/mL磷标液2mL,分别加入2.0、3.0、4.0、5.0、6.0mL重量百分比浓度为3.5%的钼酸铵溶液,按实验方法进行显色测定,结果见表3。
表3:钼酸铵量的选择
钼酸铵mL |
2.0 |
3.0 |
4.0 |
4.5 |
5.0 |
6.0 |
吸光度A |
0.456 |
0.495 |
0.564 |
0.557 |
0.566 |
0.724 |
结果表明:钼酸铵的量对测定结果影响较大,在4mL~5mL测定值稳定。
5、硝酸铋量的选择
移取浓度为10.00μg/mL磷标液2mL,分别加入3.0、4.0、5.0、6.0、7.0mL重量百分比浓度为1%的硝酸铋溶液,按实验方法进行显色测定,结果见表4。
表4:硝酸铋量的选择
从测定结果可见,硝酸铋的量对测定结果影响非常大,1%的硝酸铋溶液只能加入5.0mL~6.0mL。
6、硫代硫酸钠溶液量的选择
移取浓度为10.00μg/mL磷标液2mL,分别加入3.0、4.0、5.0、6.0、7.0mL重量百分比浓度为1%的硫代硫酸钠溶液,按实验方法进行显色测定,结果见表5。
表5:硫代硫酸钠量的选择
硝酸铋mL |
3.0 |
4.0 |
5.0 |
6.0 |
7.0 |
吸光度A |
0.456 |
0.461 |
0.446 |
0.443 |
0.499 |
从测定结果可见,3mL~6mL的硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液对测定结果影响不明显,本方法定为5mL。
7、抗坏血酸一乙醇溶液量的选择
移取浓度为10.00μg/mL磷标液2mL,分别加入3.0、4.0、5.0、6.0、7.0mL重量百分比为1%的抗坏血酸溶液,按实验方法进行显色测定,结果见表6。
表6:抗坏血酸量的选择
硝酸铋mL |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
吸光度A |
0.437 |
0.437 |
0.447 |
0.472 |
0.445 |
从测定结果可见,1%的抗坏血酸溶液在8mL~12mL对测定结果影响不明显,本方法定为10mL。
8、显色溶液的稳定性
移取浓度为10.00μg/mL磷标液2mL,按实验方法进行显色测定,结果见表7。
表7:显色溶液的稳定性
时间分钟 |
5 |
10 |
30 |
60 |
80 |
100 |
吸光度A |
0.404 |
0.404 |
0.396 |
0.395 |
0.387 |
0.373 |
测定结果表明:显色溶液在60分钟内吸光度值稳定。
9、共存离子的干扰
移取浓度为5μg/mL磷标液5mL若干份,由于磷的光度法检测值的主要干扰元素为Si、As、Cr、Ti、W,而海绵铁中不含W,Si在溶解样品时已消除,所以分别加入一定量的As、Cr、Ti、Cu元素,按实验方法进行干扰测定,结果见表8。
表8:共存离子的干扰
结果表明:As≤0.05%,Cr≤0.2%,Ti ≤0.5%,Cu≤0.2%不干扰磷的测定。
10、工作曲线的绘制
取不同量的磷标准溶液,按实验方法测定,并绘制工作曲线。结果表明,磷含量在0~0.095mg/L范围内符合比尔定律线性范围。
11、检测下限
移取浓度为5μg/mL磷标液0.5mL按实验方法显色、用5cm的比色皿测定,吸光度为0.523,即检测下限为0.0025%。
12、标准曲线加铁和不加铁的影响
移取浓度为5μg/mL磷标液若干份,按实验方法绘制两套工作曲线,一套加入0.5000g高纯铁,另一套不加高纯铁,分别测定其吸光度,结果见表9。
表9:铁对标准曲线的影响
检测结果表明,铁对标准曲线无影响,所以实际分析中无需匹配铁基体。
13、精密度、准确度的测定
按实验方法对精密度、准确度进行测定,结果见表10、表11。
表10: 精密度实验 %
表11: 准确度测定 %
海绵铁 标样 |
元素 |
标准值 |
本方法测 定值 |
不确定度 |
误差 |
DRI-1 |
P |
0.026 |
0.028 |
0.002 |
0.002 |
DRI-2 |
P |
0.028 |
0.030 |
0.003 |
0.001 |
DRI-4 |
P |
0.017 |
0.016 |
0.002 |
-0.001 |
DRI-6 |
P |
0.011 |
0.0093 |
0.002 |
-0.0017 |
W-9230 铁矿 |
P |
0.053 |
0.0535 |
|
0.0005 |
根据上述实验取得的结果,将确定的有关参数应用于钒氮合金中铝含量的测定方法中,实现该方法的技术方案是这样的,将样品破碎、研磨至其粒度为120目;称取0.5000g(磷>0.10%称0.1000g)试样置于聚四氟乙烯烧杯中,加7mL~13mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸13mL~17mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸4mL~6mL,继续溶解30min,加入ρ1.13的氢氟酸4mL~6mL,加入ρ1.67的高氯酸7mL~12mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL,取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5mL~10mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL~6mL,加3mL~6mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,加8mL~12mL抗坏血酸一乙醇溶液,加3.5%钼酸铵溶液4mL~5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀,用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸到度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取一定浓度(10.0μg/mL,100.00μg/mL)的磷标准溶液,0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。
按以下公式计算磷的质量分数:
结果计算:
式中W(P)-磷的质量分数,%;
m1-从工作曲线上查得的磷量,μg;
m-试样量,g;
V-试液总体积,mL;
V1-分取试液体积,mL;
本发明突出优点是建立了一种海绵铁中磷的测定方法,增加了海绵铁中磷的分析方法,为仲裁分析提供了准确度高、精密度高、检测下限低的经典方法。本方法的检测范围为:磷0.0025%~0.50%。
四、具体实施方式:
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
主要仪器及试剂配制:
检测分析仪器:721B分光光度计;
试剂的配制:
钼酸铵溶液(3.5%)的配制方法为
抗坏血酸-乙醇溶液的配制方法为:将2g抗坏血酸溶于50mL无水乙醇中;
硝酸铋溶液(1%)的配制方法为:取1g硝酸铋溶于100mL硝酸(1+3)中。
硫代硫酸钠一无水亚硫酸钠溶液的配制方法为:取2g硫代硫酸钠溶于100mL水中,加1g无水亚硫酸钠,搅匀。
磷标准溶液的浓度分别为:(100μg/mL,10μg/mL,5μg/mL)
实施例1
称取0.5000g DRI-1海绵铁标准样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸10mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5.00mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%的钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度10.0μg/mL的磷标准溶液,0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。
按以下公式计算磷的质量分数:检测结果见表12。
结果计算:
式中W(P)-磷的质量分数,%;
m1-从工作曲线上查得的磷量,μg;
m-试样量,g;
V-试液总体积,mL;
V1-分取试液体积,mL;
实施例2
称取0.5000g DRI-2海绵铁标准样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸14mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸8mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5.00mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%的钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度10.0μg/mL的磷标准溶液,0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。
计算公式同实施例1,检测结果见表12。
实施例3
称取0.5000g DRI-4海绵铁标准样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸9mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5.00mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度为10.0μg/mL磷标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。计算公式同实施例1,检测结果见表12。
实施例4
称取0.5000g DRI-6海绵铁标准样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸10mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5.00mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度为10.0μg/mL磷标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。计算公式同实施例1,检测结果见表12。
实施例5
将1#海绵铁破碎、研磨,使其成粒度为120目的样品。
称取0.5000g样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸10mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5.00mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度为10.0μg/mL磷标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。计算公式同实施例1,检测结果见表12。
实施例6
将2#海绵铁破碎、研磨,使其成粒度为120目的样品。
称取0.5000g样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸10mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5.00mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度为10.0μg/mL磷标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。计算公式同实施例1,检测结果见表12。
实施例7
称取0.2500g DRI-6样品和0.2500g高纯铁置于聚四氟乙烯烧杯中,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸10mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取10mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度为10.00μg/mL磷标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。计算公式同实施例1,检测结果见表12。
实施例8
称取0.5000g W-92302铁矿标准样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸10mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度为10.00μg/mL磷标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。计算公式同实施例1,检测结果见表12。
实施例9
称取0.1000g DRI-1海绵铁标准样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加入相当于0.1000g海绵铁样品中含0.20%的磷标准溶液,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸10mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5.00mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度为100.0μg/mL磷标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。结果计算公式同实施例1,检测结果见表12。
实施例10
称取0.1000g DRI-1海绵铁标准样品置于聚四氟乙烯烧杯中,加入相当于0.1000g海绵铁样品中含0.50%的磷标准溶液,加10mL水使试样湿润弥散,加ρ1.19的盐酸15mL,低温溶解试样,溶解过程中不断补充水,待反应平静后,加ρ1.42的硝酸5mL,继续溶解约30min,加入ρ1.13的氢氟酸5mL,加入ρ1.67的高氯酸10mL,继续加热至冒高氯酸白烟并浓缩至1mL~2mL。取下,加20mL水溶解盐类,定容于50mL容量瓶中。
分取5.00mL试液,置于50mL容量瓶中,加1%硝酸秘溶液5mL,5mL硫代硫酸钠一亚硫酸钠溶液,10mL抗坏血酸一乙醇溶液,3.5%钼酸铵溶液5mL,各试剂加入后均需逐一摇匀,以水稀至刻度并混匀。用适当比色皿于700nm处用随同试样操作的空白溶液为参比测量吸光度,从工作曲线上求得磷的含量。
工作曲线的绘制
移取浓度为100.0μg/mL磷标准溶液0、1.00、3.00、5.00、7.00、9.00mL分置于50mL容量瓶中,以下按分析步骤进行吸光度测定,绘制工作曲线。计算公式同实施例1,检测结果见表12。
表12: 检测结果 %