CN102830074A - 钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可简单、准确定量分析钛渣氯化废弃物中钪的方法，属于分析化学领域。该方法首先用盐酸溶解钛渣氯化废弃物，然后以铜铁试剂的乙醇溶液为除杂剂初步除铁，以腐植酸钠沉钪后用硫酸溶解得到初钪溶液，接着加入铜铁试剂和铁粉再次除铁并使三价铁还原为二价铁，以(2-乙基己基)-2-乙基己基膦酸酯为萃取剂、氢氧化钠溶液为反萃剂进行萃取和反萃取得到纯钪溶液，消除了铁、锰、钛等金属离子的干扰，最后以氯代磺酚S为显色剂用分光光度计分析测定吸光度即可准确定量分析钪的含量。本发明操作过程简便，易于掌握，为定量分析钛渣氯化废弃物提供了一种新的方法。

Description

钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法。

背景技术

Sc的分析方法有中子活化法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法、极谱、质谱、X-射线荧光光谱法、分光光度法等，其中分光光度法仍是目前广泛应用的方法。现有技术中记载了一些分光光度法测定钪含量的文献，主要有：钒钛磁铁矿中微量钪的测定（《矿冶工程》，1990年第10期）、含钪钛白废水中钪的测定（《河北化工》，1991年第3期）、钪钆镓单晶GSGG中钪的测定（《稀有金属与硬质合金》，1996年第5期）、含钍铀的稀土矿中微量钪的测定（《矿冶工程》，1993年第3期）、冶炼钛氯化烟尘浸取液中钪的测定（《冶金分析》，1991年第5期）。在实际分析中，以上分光光度法存在两个问题：一是铁、锰、钛等杂质去除不彻底，干扰大；二是萃取剂选择性差，使得微量杂质同时萃取到有机相，影响检测结果的准确度和稳定性。目前，我国存在大量的钛渣氯化废弃物，钛渣氯化废弃物是指高温氯化烟尘和熔融氯化废熔盐（钪主要分布在冷凝装置中，高温氯化烟尘是钛渣在沸腾氯化时，在冷凝装置后接的收尘室中收集的含钪量较高的烟尘；熔融氯化废熔盐是钛渣在熔盐氯化时，钪和其他稀有金属在废熔盐渣和升华物中富集形成的熔盐），钛渣氯化废弃物铁含量在10%-20%之间，锰含量在10%-20%之间,钛含量在1%-10%之间。现需要一种分析方法简单、安全、准确分析样品中钪的含量的方法，以便对钛渣氯化废弃物进行充分的利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可简单、准确定量分析钛渣氯化废弃物中钪的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，包括如下步骤：

a、向钛渣氯化废弃物中加入盐酸溶液使其溶解，再加入铜铁试剂的乙醇溶液初步除铁；

b、向步骤a除铁后的溶液中加入腐植酸钠进行沉钪、过滤，再用硫酸溶解沉淀得到初钪溶液；

c、向初钪溶液中加入铜铁试剂再次除铁，再加入铁粉将溶液中的三价铁还原为二价铁，以(2-乙基己基)-2-乙基己基膦酸酯)为萃取剂、氢氧化钠溶液为反萃剂进行萃取和反萃取得到纯钪溶液，纯钪溶液经浓缩、蒸干得固体；

d、以氯代磺酚S为显色剂用分光光度计测定吸光度即可分析步骤c所述固体中钪的含量，计算得出钛渣氯化废弃物中钪含量。

铜铁试剂别名N-亚硝基苯胲胺，分子式为C₆H₉N₃O₂。

所述钛渣氯化废弃物是指高温氯化烟尘或熔融氯化废熔盐中的一种或两种。

(2-乙基己基)-2-乙基己基膦酸酯萃取剂即EHPAEH萃取剂。

其中，上述方法步骤d中分析步骤c所述固体中钪的含量的具体步骤为：用盐酸、抗坏血酸和氯醋酸溶解步骤c所述固体，全部溶解后加入氯代磺酚S，在分光光度计650毫微米波长处以空白试剂做参比测定吸光度，在标准曲线上查找测定的吸光度对应的含钪量，即可得到步骤c所述固体中钪的含量。

进一步的，所述标准曲线是由以下方法绘制：取不同质量的Sc₂O₃标样分别放入若干容器中，向装有Sc₂O₃标样的容器和一个空容器中加入盐酸、抗坏血酸和氯醋酸，全部溶解后加入氯代磺酚S，在分光光度计650毫微米波长处以空白试剂做参比测定吸光度，然后绘制出标准曲线。

其中，上述方法步骤b中，向步骤a除铁后的溶液中加入腐植酸钠后调节溶液的pH为4～6得到腐植酸钪沉淀。

其中，上述方法步骤c中，萃取后有机相用硫酸和双氧水配置的溶液洗涤，再进行反萃取。

其中，上述方法所述铜铁试剂的乙醇溶液的配比为：铜铁试剂︰乙醇溶液＝1g︰8～12ml。

其中，上述方法所述钛渣氯化废弃物中含钪0.01～1％、铁10～20％、锰10～20％、钛1～10％。

本发明的有益效果是：本发明首先用盐酸溶解钛渣氯化废弃物，然后以铜铁试剂的乙醇溶液为除杂剂初步除铁，以腐植酸钠沉钪后用硫酸溶解得到初钪溶液，接着加入铜铁试剂和铁粉再次除铁并使三价铁还原为二价铁，以EHPAEH((2-乙基己基)-2-乙基己基膦酸酯)为萃取剂、氢氧化钠溶液为反萃剂进行萃取和反萃取得到纯钪溶液，消除了铁、锰、钛等金属离子的干扰，最后以氯代磺酚S为显色剂用分光光度计分析测定吸光度即可准确定量分析钪的含量。本发明操作过程简便，易于掌握，为定量分析钛渣氯化废弃物提供了一种新的方法。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，包括如下步骤：

a、向钛渣氯化废弃物中加入盐酸溶液使其溶解，再加入铜铁试剂的乙醇溶液初步除铁；

b、向步骤a除铁后的溶液中加入腐植酸钠进行沉钪、过滤，再用硫酸溶解沉淀得到初钪溶液；

c、向初钪溶液中加入铜铁试剂再次除铁，再加入铁粉将溶液中的三价铁还原为二价铁（二价铁不被EHPAEH萃取消除铁的干扰），以(2-乙基己基)-2-乙基己基膦酸酯)为萃取剂、氢氧化钠溶液为反萃剂进行萃取和反萃取得到纯钪溶液，纯钪溶液经浓缩、蒸干得固体；

d、以氯代磺酚S为显色剂用分光光度计测定吸光度即可分析步骤c所述固体中钪的含量，计算得出钛渣氯化废弃物中钪含量。

其中，上述方法步骤d中分析步骤c所述固体中钪的含量的具体步骤为：用盐酸、抗坏血酸和氯醋酸溶解步骤c所述固体，全部溶解后加入氯代磺酚S，在分光光度计650毫微米波长处以空白试剂做参比测定吸光度，在标准曲线上查找测定的吸光度对应的含钪量，即可得到步骤c所述固体中钪的含量。

进一步的，所述标准曲线是由以下方法绘制：取不同质量的Sc₂O₃标样分别放入若干容器中，向装有Sc₂O₃标样的容器和一个空容器中加入盐酸、抗坏血酸和氯醋酸，全部溶解后加入氯代磺酚S，在分光光度计650毫微米波长处以空白试剂做参比测定吸光度，然后绘制出标准曲线。

其中，上述方法步骤b中，向步骤a除铁后的溶液中加入腐植酸钠后调节溶液的pH为4～6得到腐植酸钪沉淀。

其中，上述方法步骤c中，萃取后有机相用硫酸和双氧水配置的溶液洗涤，再进行反萃取。硫酸可以进一步的除去铁和锰离子，双氧水可以与钛生成过氧化钛从而除去钛离子。

其中，上述方法所述铜铁试剂的乙醇溶液在使用时即时配制，其配比为：铜铁试剂︰乙醇溶液＝1g︰8～12ml。

其中，上述方法所述钛渣氯化废弃物中含钪0.01～1％、铁10～20％、锰10～20％、钛1～10％。铁、锰和钛量最好不高于上限，因为铁、锰和钛量越高，需要加入的铜铁试剂的乙醇溶液、硫酸和双氧水配置的溶液越多，可能会引起其它不利因素。

本发明方法详细的可以按照以下方式实施：

钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，包括如下步骤：

a、称取质量1.0g试样于500毫升烧杯中；

b、加入200毫升1:1的盐酸，盖上表面皿加热煮沸，然后冷却到室温，慢慢加入1g铜铁试剂的乙醇溶液，搅拌1-2分钟，静置10-30分钟，用快速滤纸过滤，然后用水洗涤滤纸4-5次，弃沉淀；

c、于滤液中逐步加入2-10g固体腐植酸钠，用稀氢氧化钠把溶液的酸度调至pH=5，得到腐植酸钪沉淀，用中速滤纸过滤，然后用2%氢氧化钠洗涤2-3次，再用水洗2-3次，弃去滤液；

d、用9~10毫升1:1的硫酸浸取滤纸上的沉淀，承接于100毫升容量瓶，用水洗净滤纸并定容得到初钪溶液；

e、吸取10-25毫升试液于分液漏斗中，加入固体铜铁试剂0.3g左右除铁，加入0.1g铁粉将三价铁还原为二价铁，摇匀，加20毫升EHPAEH做萃取剂萃取3分钟，静置分相后弃水层，有机相用硫酸和双氧水配置的溶液洗涤4-5次；

f、加入V_O：V_A为1:1的10%氢氧化钠溶液做反萃剂，反萃取3分钟，分层后将水层放入烧杯中，于低温电炉上蒸发至近干，再处于沸水盘中蒸干，取下；

g、加入10毫升左右1:5盐酸，3毫升2%抗坏血酸，6毫升氯醋酸，温热溶解后转入50ml容量瓶中冷却至室温，加入5毫升0.1%氯代磺酚S；

h、用水定容，放置5分钟后在分光光度计650毫微米波长处，用3厘米比色皿，以空白试剂做参比测定吸光度；

i、在标准曲线上查找测定的吸光度对应的含钪量，通过计算得出钛渣氯化废弃物中钪的含量。

其中，1:1和1:5盐酸、1:1硫酸是分别将市售质量浓度是37%的浓盐酸、市售质量浓度是98%的浓硫酸与水配置成相应体积比的酸水溶液。V_O：V_A是有机相和水相的体积比。

其中，标准曲线的制备方法如下：取0、5、10、15、20、25微克Sc₂O₃标样分别加入10毫升左右1:5盐酸，3毫升2%毫升抗坏血酸，6毫升氯醋酸，温热溶解后转入50ml容量瓶中冷却至室温，加入5毫升0.1%氯代磺酚S。用水定容，放置5分钟后在分光光度计650毫微米波长处，用3厘米比色皿，以空白试剂做参比测定吸光度，然后在坐标纸上作标准曲线。

其中，所述钛渣氯化废弃物是钛渣在沸腾、熔盐氯化过程中产生的氯化烟尘和氯化废熔盐。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例的范围之中。

实施例一本发明方法可行性验证

取七份20ml已经定容的待测液于三角瓶中，分别编号为1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号。向1号三角瓶中加入0.5ml钪标液，向2号三角瓶加入1.0ml钪标液，向3号三角瓶加入1.5ml钪标液，向4号三角瓶加入2.0ml钪标液，向5号三角瓶加入2.5ml钪标液，向6号三角瓶加入3.0ml钪标液，7号三角瓶中不加入标液。

将7个三角瓶一一对应的试液置于分液漏斗中，加入200毫升1:1的盐酸，盖上表面皿加热煮沸，然后冷却到室温，慢慢加入1g铜铁试剂的乙醇溶液，搅拌1-2分钟，静置10-30分钟，用快速滤纸过滤，然后用水洗涤滤纸4-5次，弃沉淀；于滤液中逐步加入2-10g固体腐植酸钠，用稀氢氧化钠把溶液的酸度调至pH=5，得到腐植酸钪沉淀，用中速滤纸过滤，然后用2%氢氧化钠洗涤2-3次，再用水洗2-3次，弃去滤液；用10毫升1:1的硫酸浸取滤纸上的沉淀，承接于100毫升容量瓶，用水洗净滤纸并定容得到初钪溶液；吸取20毫升试液于分液漏斗中,加入固体铜铁试剂0.3g左右和0.1g铁粉，摇匀，加20毫升EHPAEH做萃取剂萃取3分钟，静置分相后弃水层。有机相用硫酸和双氧水配置的溶液洗涤4-5次。

加入V_O：V_A为1:1的10%氢氧化钠溶液做反萃剂，反萃取3分钟，分层后将水层放入烧杯中，于低温电炉上蒸发至近干，再处于沸水盘中蒸干，取下。

加入10毫升左右1:5盐酸，3毫升2%毫升抗坏血酸，6毫升氯醋酸，温热溶解后转入50ml容量瓶中冷却至室温，加入5毫升0.1%氯代磺酚S。

用水定容，放置5分钟后在分光光度计650毫微米波长处，用3厘米比色皿，以空白做参比测定吸光度，分别记录好各个读数。

在标准曲线上查找测定的吸光度对应的含钪量，通过计算得出钛渣氯化废弃物中钪的含量。

回收率的计算公式如下：

$P\%=\frac{m_2}{m_1}\×100\%$

式中：P%——钪的回收率；

m₁——加入钪量，单位：ug；

m₂——回收钪量，单位：ug；

通过上述实验所得结果见表1。

表1回收率实验测定结果

由表1可知，所建立的钪测定方法的回收率在98%～102%之间，其平均回收率为99.73%，因此所建立的分析方法是可靠的，可以作为微量钪的分析方法。

实施例二本发明方法精密度的验证

前期准备好两组不同的待测试样（氯化烟尘和氯化废熔盐），分别称取11个样，装入三角瓶。

将每组11个三角瓶一一对应的试液置于分液漏斗中，其余步骤同实施例1。

精密度计算公式如下：

$\mathrm{RSD}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(S_i-\stackrel{\‾}{S})}^2}{(n-1)}}/\stackrel{\‾}{S}\×100\%$

式中：RSD——相对标准偏差，用%表示；

S_i——测量结果，用%表示；

——多次测定平均值，用%表示；

n——测定次数；

i——单次测定。

由上式计算得出精密度的结果见表2。

表2精密度实验结果

该实验得出精密度RSD在0.52%～0.53%之间，精密度很高，即用该法来测定氯化烟尘和氯化废熔盐中钪的相对标准偏差很小，说明通过实验建立起的这种微量钪的分析测试方法正确。

实施例三杂质干扰的分析结果

前期准备好四组不同浓度的含钪标准溶液，每组分别加入和不加入含铁、锰和钛杂质，将每组试液置于分液漏斗中，其余步骤同实施例1，进行对照试验，所得结果见表3。

表3铁锰钛杂质干扰的分析结果

从表3可见，在标准含钪试液中加入铁锰钛杂质后，测定结果和标准值吻合非常好，表明能消除其干扰。

Claims (7)

1.钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，其特征在于包括如下步骤：

a、向钛渣氯化废弃物中加入盐酸溶液使其溶解，再加入铜铁试剂的乙醇溶液初步除铁；

b、向步骤a除铁后的溶液中加入腐植酸钠进行沉钪、过滤，再用硫酸溶解沉淀得到初钪溶液；

c、向初钪溶液中加入铜铁试剂再次除铁，再加入铁粉将溶液中的三价铁还原为二价铁，以(2-乙基己基)-2-乙基己基膦酸酯)为萃取剂、氢氧化钠溶液为反萃剂进行萃取和反萃取得到纯钪溶液，纯钪溶液经浓缩、蒸干得固体；

d、以氯代磺酚S为显色剂用分光光度计测定吸光度即可分析步骤c所述固体中钪的含量，计算得出钛渣氯化废弃物中钪含量。

2.根据权利要求1所述的钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，其特征在于：步骤d中分析步骤c所述固体中钪的含量的具体步骤为：用盐酸、抗坏血酸和氯醋酸溶解步骤c所述固体，全部溶解后加入氯代磺酚S，在分光光度计650毫微米波长处以空白试剂做参比测定吸光度，在标准曲线上查找测定的吸光度对应的含钪量，即可得到步骤c所述固体中钪的含量。

3.根据权利要求2所述的钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，其特征在于：所述标准曲线是由以下方法绘制：取不同质量的Sc₂O₃标样分别放入若干容器中，向装有Sc₂O₃标样的容器和一个空容器中加入盐酸、抗坏血酸和氯醋酸，全部溶解后加入氯代磺酚S，在分光光度计650毫微米波长处以空白试剂做参比测定吸光度，然后绘制出标准曲线。

4.根据权利要求1、2或3所述的钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，其特征在于：步骤b中，向步骤a除铁后的溶液中加入腐植酸钠后调节溶液的pH为4～6得到腐植酸钪沉淀。

5.根据权利要求1、2或3所述的钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，其特征在于：步骤c中，萃取后有机相用硫酸和双氧水配置的溶液洗涤，再进行反萃取。

6.根据权利要求1、2或3所述的钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，其特征在于：所述铜铁试剂的乙醇溶液的配比为：铜铁试剂︰乙醇溶液＝1g︰8～12ml。

7.根据权利要求1、2或3所述的钛渣氯化废弃物中钪的定量分析方法，其特征在于：所述钛渣氯化废弃物中含钪0.01～1％、铁10～20％、锰10～20％、钛1～10％。