CN103398963B - 硅铁中磷的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅铁中磷的分析方法，属于分析化学领域。该方法具体操作包括如下步骤：a、样品处理；b、酸浸；c、氧化；d、定容过滤；e、显色；f、测定吸光度；g、绘制工作曲线；h、分析结果计算。本发明可用于硅铁中不同磷含量的测定，解决了现行国标GB4333.2-88硅铁化学分析方法铋磷钼蓝光度法测定磷含量中由于样品采用酸溶产生的空白值非常高，而且相当不稳定，造成分析结果的精密度和准确度都较差的问题，本发明操作简单、稳定、成本低，检测结果准确，为硅铁中磷含量的化学分析提供了一种新的选择。
Description
技术领域
本发明属于分析化学领域，具体涉及一种硅铁中磷的分析方法。
背景技术
目前，文献所报到的硅铁中磷含量的化学分析方法大都是铋磷钼蓝光度法，该方法对样品的前期处理一般都是酸溶法，该酸溶法基本上都是采用硝酸和氢氟酸溶解试样，再用高氯酸加热冒烟赶氟，去除掉大量的硅。其过程看似简单，但实际操作中发现，这个环节产生的空白值非常高，而且相当不稳定，造成分析结果的精密度和准确度都较差，不能满足现行国标GB4333.2-88硅铁化学分析方法铋磷钼蓝光度法测定磷含量的要求。
本发明针对上述存在的问题提出了一种硅铁中磷的分析方法，本发明主要针对铋磷钼蓝光度法测定磷含量中样品的前期处理方法进行了改进，采用包球高温碱熔法，再用硫酸浸取样品，不需要加氢氟酸和高氯酸除硅，避免了氟离子和氯离子，也不需要使用昂贵铂金皿或较贵而易变形的聚四氟乙烯烧杯，本发明方法简单、操作稳定、成本低，目前国内外未见有该方法的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硅铁中磷的分析方法，该方法简单，可使分析结果更加准确。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：硅铁中磷的分析方法，包括以下步骤：
a、样品处理：称取0.3000g～0.4000g硅铁样品，以碳酸钠与硼酸混合熔剂包球，放入马弗炉中，缓慢升温至一定温度使其完全熔融，然后取出冷却；
b、酸浸：将步骤a得到的冷却样品熔块放入250mL三角瓶中，加入硫酸溶液使熔块溶解；
c、氧化：将盛有样品溶液的三角瓶放在低温电热板上加热煮沸，滴加高锰酸钾溶液至呈现紫红色且紫红色不退去，煮沸1～2min，同时补加入蒸馏水，控制溶液体积在50～70mL，滴加亚硝酸钠溶液至紫红色刚好完全退去，过量1～2滴继续煮沸2min，取下三角瓶冷却至室温；
d、定容过滤：将步骤c得到的冷却溶液定容100ml，摇匀、过滤；
e、显色：分别取两份步骤d得到的滤液于2个50mL容量瓶中；向其中一个容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，室温放置一定时间，作为显色液；向另一个容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，作为参比液；
f、测吸光度：用步骤e中参比液调节比色计零点，然后选择波长，用比色皿在分光光度计上测定步骤e中显色液的吸光度，记录吸光度数据；
g、绘制工作曲线：分别移取0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL浓度为5μg/mL的磷标液置于50mL容量瓶中，每个容量瓶补加10.00mL空白酸；再同步骤e进行显色，即向移取了0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷标液的容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，室温放置一定时间后，以0.00mL磷标液制成的显色液作为参比液；同步骤f对1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷标液制成的显色液测定吸光度，根据所测的吸光度值绘制磷工作曲线；
h、分析结果计算，硅铁中磷的质量百分含量由以下公式计算得到：
式中：m1—从工作曲线上查得的磷量，单位g；
V—试液体积，即步骤d定容的体积，单位mL；
V1—分取试液的体积，即步骤e取一份滤液的体积，单位mL；
m—试样量，单位g。
其中，上述方法步骤a中，混合熔剂碳酸钠与硼酸的质量比为2︰1，混合熔剂的用量为硅铁样品质量的20～30倍。
其中，上述方法步骤a中，硅铁样品用混合熔剂包球后，放入温度低于300℃的马弗炉中，缓慢升温至900℃±20℃，恒温15～20分钟使其完全熔融，然后取出冷却。
其中，上述方法步骤b中，步骤b中，将冷却样品熔块放入250mL三角瓶中后，加入1+1硫酸溶液15mL并加水至体积为50～70mL使熔块溶解。
其中，1+1硫酸溶液是指浓度为98%左右的浓硫酸用同体积的水稀释得到的硫酸溶液。
其中，上述方法步骤c中，所述高锰酸钾溶液的浓度为20g/L，亚硝酸钠溶液的浓度为10g/L。
其中，上述方法步骤e中，取两份步骤d得到的滤液的体积均为10mL；加入硝酸铋溶液的体积为5mL、浓度为10g/L；加入钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液的体积为5mL，钼酸铵的浓度为25g/L，酒石酸钾钠的浓度为20g/L；加入抗坏血酸溶液体积为2mL、浓度为50g/L。
其中，上述方法步骤f中，波长选择为660nm。
其中，上述方法步骤g中，所述空白酸是取15mL1+1硫酸，放入100ml容量瓶中用水定容得到。
本发明的有益效果是：本发明采用包球高温碱熔法，再用硫酸浸取样品，不需要加氢氟酸和高氯酸除硅，避免了氟离子和氯离子，也不需要使用昂贵铂金皿或较贵而易变形的聚四氟乙烯烧杯，解决了现行国标GB4333.2-88硅铁化学分析方法铋磷钼蓝光度法测定磷含量中由于样品采用酸溶产生的空白值非常高，而且相当不稳定，造成分析结果的精密度和准确度都较差的问题，因此，本发明方法不仅过程简单，操作稳定，而且成本低，能够提高分析结果的准确性，也可以推广为其它高硅样品中磷含量的分析。
具体实施方式
下面具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明硅铁中磷的分析方法，包括以下步骤：
a、样品处理：称取0.3000g～0.4000g硅铁样品，以碳酸钠与硼酸混合熔剂包球，放入马弗炉中，缓慢升温至一定温度使其完全熔融，然后取出冷却；
b、酸浸：将步骤a得到的冷却样品熔块放入250mL三角瓶中，加入硫酸溶液使熔块溶解；
c、氧化：将盛有样品溶液的三角瓶放在低温电热板上加热煮沸，滴加高锰酸钾溶液至呈现紫红色且紫红色不退去，煮沸1～2min，同时补加入蒸馏水，控制溶液体积在50～70mL，滴加亚硝酸钠溶液至紫红色刚好完全退去，过量1～2滴继续煮沸2min，取下三角瓶冷却至室温；
d、定容过滤：将步骤c得到的冷却溶液定容100ml，摇匀、过滤；
e、显色：分别取两份步骤d得到的滤液于2个50mL容量瓶中；向其中一个容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，室温放置一定时间，作为显色液；向另一个容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，作为参比液；
f、测吸光度：用步骤e中参比液调节比色计零点，然后选择波长，用比色皿在分光光度计上测定步骤e中显色液的吸光度，记录吸光度数据；
g、绘制工作曲线：分别移取0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL浓度为5μg/mL的磷标液置于50mL容量瓶中，每个容量瓶补加10.00mL空白酸；再同步骤e进行显色，即向移取了0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷标液的容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，室温放置一定时间后，以0.00mL磷标液制成的显色液作为参比液；同步骤f对1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷标液制成的显色液测定吸光度，根据所测的吸光度值绘制磷工作曲线；
h、分析结果计算，硅铁中磷的质量百分含量由以下公式计算得到：
式中：m1—从工作曲线上查得的磷量，单位g；
V—试液体积，即步骤d定容的体积，单位mL；
V1—分取试液的体积，即步骤e取一份滤液的体积，单位mL；
m—试样量，单位g。
优选的，为了提高分析结果的准确性，上述方法步骤a中，混合熔剂碳酸钠与硼酸的质量比为2︰1，混合熔剂的用量为硅铁样品质量的20～30倍。
优选的，为了提高分析结果的准确性，上述方法步骤a中，硅铁样品用混合熔剂包球后，放入温度低于300℃的马弗炉中（温度过高滤纸容易迅速着火而使样品蹦溅），缓慢升温至900℃±20℃恒温，15～20分钟使其完全熔融，然后取出冷却。
优选的，为了提高分析结果的准确性，上述方法步骤b中，将冷却样品熔块放入250mL三角瓶中后，加入1+1硫酸溶液15mL并加水至体积为50～70mL使熔块溶解。（水要先加，防止硅胶析出，无法过滤；体积太小容易析出硅胶，影响后序定容和过滤操作，体积太大后序定容无法进行）。
其中，上述方法步骤c中，所述高锰酸钾溶液的浓度为20g/L，亚硝酸钠溶液的浓度为10g/L。在步骤c操作过程中，通过补加水维持三角瓶中溶液在50～70ml体积范围，防止大量硅胶析出，判断方法：溶液清亮不浑浊，三角瓶壁上没有或仅有少量的硅胶附着。
优选的，为了提高分析结果的准确性，上述方法步骤e中，取两份步骤d得到的滤液的体积均为10mL；加入硝酸铋溶液的体积为5mL、浓度为10g/L（配制方法可为：称取10g硝酸铋试剂溶于250ml50%（v/v）的硫酸溶液中，并加入750ml的蒸馏水，混匀）；加入钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液的体积为5mL，钼酸铵的浓度为50g/L，酒石酸钾钠的浓度为40g/L（配制方法可为：将50g/L钼酸铵溶液与40g/L酒石酸钾钠试剂等体积混合）；加入抗坏血酸溶液体积为2mL、浓度为50g/L。
优选的，为了提高分析结果的准确性，上述方法步骤f中，波长选择为660nm。比色皿可用2cm或3cm，根据显色液颜色的深浅选择。
优选的，为了提高分析结果的准确性，上述方法步骤g中，所述空白酸是取15mL1+1硫酸，放入100ml容量瓶中用水定容得到。磷标液（5μg/mL）配制方法可为：由100ug/mL磷标液用水稀释而得，（100ug/mL磷标液配制方法可为：称取0.4394g已于105℃烘到恒重的磷酸二氢钾基准试剂，用水溶解，并加入2mL(1+1)硫酸酸化，定容1000mL，摇匀）。磷工作曲线的绘制方法：用Excel电子表格以磷标液量为纵坐标，吸光度为横坐标，通过图表向导散点图、添加趋势线而得。
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之中。
实施例一
取2个硅铁试样质量均为0.3000克，按照以下步骤进行三次平行测定，检验其测定方法的精密度并与GB4333.2-88方法分析结果对照，所得结果见表1。
a、样品处理：称取0.3000g硅铁样品，以碳酸钠与硼酸混合熔剂包球，放入温度低于300℃的马弗炉中，缓慢升温至900℃±20℃，恒温20分钟使其完全熔融，然后取出冷却。混合熔剂碳酸钠与硼酸的质量比为2：1，混合熔剂的用量为硅铁样品质量的25倍。
b、酸浸：将步骤a得到的冷却样品熔块放入250mL三角瓶中后，加入1+1硫酸溶液15mL并加水至体积为50～70mL使熔块溶解。
c、氧化：将盛有样品溶液的三角瓶放在低温电热板上加热煮沸，滴加高锰酸钾溶液至呈现紫红色且紫红色不退去，煮沸1～2min，同时补加蒸馏水，控制溶液体积在50～70mL，滴加亚硝酸钠溶液至紫红色刚好完全退去，过量1～2滴继续煮沸2min，取下三角瓶冷却至室温；所述高锰酸钾溶液的浓度为20g/L，亚硝酸钠溶液的浓度为10g/L。操作过程中，通过补加水维持三角瓶中溶液在50～70ml体积范围，防止大量硅胶析出，判断方法：溶液清亮不浑浊，三角瓶壁上没有或仅有少量的硅胶附着。
d、定容过滤：将步骤c得到的冷却溶液定容100ml，摇匀、过滤；
e、显色：分别取两份步骤d得到的滤液各10mL于2个50mL容量瓶中；向其中一个容量瓶中依次加入硝酸铋溶液5mL（浓度为10g/L）、钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液5mL（钼酸铵的浓度为25g/L，酒石酸钾钠的浓度为20g/L）、抗坏血酸溶液2mL（浓度为50g/L），定容50mL并摇匀，室温放置一定时间，作为显色液；向另一个容量瓶中依次加入硝酸铋溶液5mL（浓度为10g/L）、抗坏血酸溶液2mL（浓度为50g/L），定容50mL并摇匀，作为参比液；
f、测吸光度：用步骤e中参比液调节比色计零点，然后选择波长660nm，用2cm比色皿在分光光度计上测定步骤e中显色液的吸光度，记录吸光度数据；
g、绘制工作曲线：分别移取0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL浓度为5μg/mL的磷标液置于50mL容量瓶中，每个容量瓶补加10.00mL空白酸；再同步骤e进行显色，即向移取了0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷标液的容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，室温放置一定时间后，以0.00mL磷标液制成的显色液作为参比液；同步骤f对1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷标液制成的显色液测定吸光度，根据所测的吸光度值绘制磷工作曲线；
h、分析结果计算，硅铁中磷的质量百分含量由以下公式计算得到：
式中：m1—从工作曲线上查得的磷量，单位g；V—试液体积，即100mL；V1—分取试液的体积，即10mL；m—试样量，单位g。
表1硅铁中磷（P%）分析结果
从表1中数据可见，按本发明的方法测定硅铁中磷，测定结果重现性较好；极差均小于0.004%，在允许误差范围内。而按国标GB4333.2-88方法测定结果精密度均较差。
实施例二
取同一硅铁标样YSBC19602-90（P%＝0.027）三份，质量均为0.3000g，按实施例一方法平行测定并与GB4333.2-88方法分析结果对照，其结果见表2
表2硅铁标样中磷的测定（磷标准值为0.027%）结果
从表2测定结果可见，采用本发明方法对硅铁标样YSBC19602-90中磷含量的测定和标准值均吻合较好，重现也非常好，而用GB4333.2-88方法测定结果时好时坏，极差较大，超出允许误差。
Claims (1)
1.硅铁中磷的分析方法，其特征在于包括以下步骤：
a、样品处理：称取0.3000g～0.4000g硅铁样品，以碳酸钠与硼酸混合熔剂包球，放入温度低于300℃的马弗炉中，缓慢升温至900℃±20℃，恒温15～20分钟使其完全熔融，然后取出冷却；混合熔剂碳酸钠与硼酸的质量比为2︰1，混合熔剂的用量为硅铁样品质量的20～30倍；
b、酸浸：将步骤a得到的冷却样品熔块放入250mL三角瓶中后，加入1+1硫酸溶液15mL并加水至体积为50～70mL使熔块溶解；
c、氧化：将盛有样品溶液的三角瓶放在低温电热板上加热煮沸，滴加高锰酸钾溶液至呈现紫红色且紫红色不退去，煮沸1～2min，同时补加入蒸馏水，控制溶液体积在50～70mL，滴加亚硝酸钠溶液至紫红色刚好完全退去，过量1～2滴继续煮沸2min，取下三角瓶冷却至室温；所述高锰酸钾溶液的浓度为20g/L，亚硝酸钠溶液的浓度为10g/L；
d、定容过滤：将步骤c得到的冷却溶液定容100ml，摇匀、过滤；
e、显色：分别取两份步骤d得到的滤液均为10mL于2个50mL容量瓶中；向其中一个容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，室温放置一定时间，作为显色液；向另一个容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，作为参比液；加入硝酸铋溶液的体积为5mL、浓度为10g/L；加入钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液的体积为5mL，钼酸铵的浓度为25g/L，酒石酸钾钠的浓度为20g/L；加入抗坏血酸溶液体积为2mL、浓度为50g/L；
f、测吸光度：用步骤e中参比液调节比色计零点，然后选择波长660nm，用比色皿在分光光度计上测定步骤e中显色液的吸光度，记录吸光度数据；
g、绘制工作曲线：分别移取0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL浓度为5μg/mL的磷标液置于50mL容量瓶中，每个容量瓶补加10.00mL空白酸；再同步骤e进行显色，即向移取了0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷标液的容量瓶中依次加入硝酸铋溶液、钼酸铵－酒石酸钾钠混合溶液、抗坏血酸溶液，定容50mL并摇匀，室温放置一定时间后，以0.00mL磷标液制成的显色液作为参比液；同步骤f对1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷标液制成的显色液测定吸光度，根据所测的吸光度值绘制磷工作曲线；所述空白酸是取15mL1+1硫酸，放入100ml容量瓶中用水定容得到；
h、分析结果计算，硅铁中磷的质量百分含量由以下公式计算得到：
式中：m1—从工作曲线上查得的磷量，单位g；
V—试液体积，即步骤d定容的体积，单位mL；
V1—分取试液的体积，即步骤e取一份滤液的体积，单位mL；
m—试样量，单位g。
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