CN104165891A - 一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，包括下述步骤：用工业常用比色计，比色皿，455-165μm波长比色时，发色到最佳吸光值时的溶液含钛量为20-60mg/L；发色条件：浓硫酸用量为80-100mL/L、磷酸为10-20mL/L，溶液在室温下加入显色剂过氧化氢用量10mL/L；在本发色和测量条件下，工业硫酸氧钛溶液稀释1000倍后发色。测定快速准确、操作简单，方法稳定且化验成本较低，适合于生产现场测定。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理槽液分析技术领域，具体来说一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法。
背景技术
镉-钛电镀工艺由于其具有显著的低氢脆性，已成为在海洋性气候条件下工作的高强度钢零件、弹性件、薄壁零件理想的代镀镉层，在国内外航空航天工业中具有广阔的应用前景。有别于其它镀种的主镀槽，镉-钛合金电镀主镀槽中钛离子的加入不能采用钛板阳极分解，因为钛板很容易阳极化形成保护层，从而阻止钛离子进入主镀槽，镉-钛合金电镀工艺中的钛是以氯氧钛溶液的形式加入，需现配现用，配制过程为：工业硫酸氧钛溶液（含有大量可溶于水和不溶于水的杂质，仅含10%左右的钛量），加氨水（为放热反应，必须控制反应温度10℃以下），得到白色沉淀氢氧化钛（虹吸反复洗涤至洗涤液中SO4 2-离子浓度小于0.2mg/mL以下）加盐酸（反应较慢，注意控制体积），得到氯氧钛溶液（不稳定，需尽快加入主镀槽中）。其主要存在问题如下：洗涤细小颗粒状的氢氧化钛白色沉淀，不可避免会造成钛的流失，实践证明：整个制备氯氧钛的过程约损失15-20%的钛量。氯氧钛溶液只能现配现用，制备多了会造成原材料不必要浪费，因此在制备前只有准确知道工业硫酸氧钛溶液中的含钛量，才能计算出需要多少工业硫酸氧钛溶液来制备主镀槽所需的氯氧钛溶液。但国内工业硫酸氧钛原材料质量较差，含有大量溶于水和不溶于水的杂质，其浓度受工业硫酸氧钛粉末含杂量及溶解度，水溶剂量和过滤操作等多因素影响，因此每批制备的工业硫酸氧钛溶液含钛量是有很大差别的。为此，需要对电镀镉-钛工艺中钛离子加入槽液前的硫酸氧钛溶液中钛量进行测定。HB5361-86 《镉-钛电镀工艺分析方法》中测定硫酸氧钛溶液中钛量采用滴定法，反应机理是硫酸氧钛经硫酸处理后生成硫酸钛，四价钛与过量的DETA溶液完全络合，在PH5.4-6的条件下以二甲酚橙作指示剂，用硝酸锌标准溶液回滴过量的DETA。该方法存在以下问题：
1、硫酸氧钛溶液经硫酸加热冒烟处理后生成硫酸钛，硫酸冒烟时温度高达350℃，溶液近乎干涸，操作不小心，极易发生硫酸迸溅伤人；
2、二甲酚橙指示剂很容易潮解结块，因此很难按航标要求配制成0.5%的水溶液，而滴定时指示剂的多少又直接影响终点颜色的判定，这也是该滴定法较难掌握的原因之一；
3、滴定终点颜色由黄色变为橙色，终点颜色突变不明显，易造成误判。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种测定快速准确、操作简单，方法稳定且化验成本较低，适合于生产现场测定的硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法。
本发明的一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，包括下述步骤：
（1）用工业常用比色计，比色皿，455-165μm波长比色时，发色到最佳吸光值时的溶液含钛量为20-60mg/L；
（2）发色条件：浓硫酸用量为80-100mL/L、磷酸为10-20mL/L，溶液在室温下加入显色剂过氧化氢用量10mL/L；
（3）在本发色和测量条件下，工业硫酸氧钛溶液稀释1000倍后发色。
上述的一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，其中：比色皿为2cm比色皿。
上述的一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，其中：
（1）工业硫酸氧钛溶液稀释：准确量取2-5mL硫酸氧钛溶液，稀至100mL，摇匀后；准确量取1-5mL于50-100mL容量瓶中；
（2）溶液发色操作：在容量瓶中加水20-50mL，再缓慢加入8-10mL浓硫酸，1-2mL磷酸，冷至室温，加入显色剂过氧化氢10mL发色，加水稀释至100mL摇匀，用2cm比色皿，波长455-465μm下用工业常用比色计进行比色，测出吸光值；
（3）标准溶液配制：准确量取1mg/mL钛标准溶液0、2mL、4mL、6mL，分别注入4个50-100mL容量瓶中，溶液发色操作同（2）步骤一致，用2cm比色皿，波长460μm下进行比色，测出吸光值，未加钛标准溶液的用作调整仪器空白。以吸光值为纵坐标，钛含量为横坐标（0、20mg/L、40mg/L、60mg/L），绘制标准工作曲线，在标准工作曲线上查得待测溶液吸光值所对应的钛含量，其值放大1000倍即为工业硫酸氧钛溶液的含钛量，如待测溶液含钛含量为30mg/L，放大1000倍即工业硫酸氧钛溶液的含钛量为30g/L。
本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：本发明采用工业常用比色计，2cm比色皿，455-165μm波长比色时，发色到最佳吸光值时的溶液含钛量为20-60mg/L；发色条件：浓硫酸用量为80-100mL/L、磷酸为10-20mL/L，溶液在室温下加入显色剂过氧化氢用量10 mL/L；在本发色和测量条件下，工业硫酸氧钛溶液稀释1000倍后发色。
采用比色法，反应机理为在1.5-3.5N的硫酸溶液中，四价钛与过氧化氢生成稳定的黄色络合物，借此比色测定含钛量，能够快速准确测定硫酸氧钛溶液中含钛量，具有操作简单，快速稳定且化检成本较低（无需贵重精密的高端检测设备），特别适合生产现场测定的特点。
本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细描述，进一步解释和说明本发明的技术方案特点。
实验例
1、确定发色最佳吸光值时的溶液含钛量
1.1根据现场车间条件选择比色皿规格及比色波长：生产现场常用 1cm和2cm比色皿，722型比色计；采用钛标准溶液（1mg/mL）配制成含钛量10mg/L的溶液，按方法发色，用2cm比色皿，改变检测波长由400μm-500μm（黄色），取吸光值最大的比色波长；
1.2 确定发色方法：即确定溶液酸度及显色剂用量，发色后的溶液颜色必须稳定，本发色方法溶液颜色可稳定保持一周。
1.3确定发色最佳吸光值时的溶液含钛量：利用钛标准溶液配制不同阶梯浓度的含钛溶液，按方法发色，用2cm比色皿，按试验确定的波长检测，其吸光值最好在0.1-0.8之间（此区间能保证方法的精度和灵敏度，即发色后溶液颜色不可太浓也不能太淡。
、确定硫酸氧钛溶液的稀释倍数
2.1 确定工业硫酸氧钛溶于水的溶解度：称取一定量的工业硫酸氧钛放入容器中，加入约3-4倍重量的去离子水，充分搅拌成糊状，溶解速度较慢，需隔夜放置，溶液呈浑浊且有黑色物，过滤滤液存放于容量瓶中，弃去滤渣。加入的去离子水过多对后续制备氯氧钛溶液不利，原因是增大氯氧钛溶液体积，对控制和计算主镀槽中钛含量不利，因此尽可能用少量的去离子水来溶解工业硫酸氧钛，根据试验：饱和的硫酸氧钛溶液含钛量一般在50g/L以下。
2.2确定硫酸氧钛溶液发色时的稀释倍数：根据加入2-4倍重量的去离子水溶解工业硫酸氧钛后，其含钛量一般在20-50g/L，而色最佳吸光值时的溶液含钛量在10-50mg/L，说明溶液稀释倍数为1000倍。
实施例1
一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，包括如下步骤：
（1）工业硫酸氧钛溶液稀释：准确量取2mL硫酸氧钛溶液，稀至100mL，摇匀后；再准确量取5mL于100mL容量瓶中；
（2）溶液发色操作：在容量瓶中加水约50mL，再缓慢加入10mL浓硫酸，2mL磷酸，冷至室温，加入过氧化氢1mL发色，加水稀释至100mL摇匀，用2cm比色皿，波长460μm下用比色计进行比色，测出吸光值；
（3）标准溶液配制：准确量取1mg/mL钛标准溶液0、2mL、4mL、6mL，分别注入4个100mL容量瓶中，溶液发色操作同（2）步骤一致，用2cm比色皿，波长460μm下进行比色，测出吸光值，未加钛标准溶液的用作调整仪器空白。以吸光值为纵坐标，钛含量为横坐标（0、20mg/L、40mg/L、60mg/L），绘制标准工作曲线，在标准工作曲线上查得待测溶液吸光值所对应的钛含量，其值放大1000倍即为工业硫酸氧钛溶液的含钛量，如待测溶液含钛含量为30mg/L，放大1000倍即工业硫酸氧钛溶液的含钛量为30g/L。
实施例2
一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，包括如下步骤：
（1）工业硫酸氧钛溶液稀释：准确量取5mL硫酸氧钛溶液，稀释至100mL，摇匀后准确量取上述溶液2mL于100mL容量瓶中；
（2）溶液发色操作：在容量瓶中，加水约50mL，再缓慢加入8mL浓硫酸，1.5mL磷酸，冷至室温，加入过氧化氢1mL发色，加水稀释至100mL摇匀，用2cm比色皿，波长460μm下进行比色，测出吸光值；
（3）标准溶液配制：准确量取1mg/mL钛标准溶液0、2mL、4mL、6mL，分别注入4个100mL容量瓶中，溶液发色操作同（2）步骤一致，用2cm比色皿，波长460μm下进行比色，测出吸光值，未加钛标准溶液的用作调整仪器空白。以吸光值为纵坐标，钛含量为横坐标（0、20mg/L、40mg/L、60mg/L），绘制标准工作曲线，在标准工作曲线上查得待测溶液吸光值所对应的钛含量，其值放大1000倍即为工业硫酸氧钛溶液的含钛量。
实施例3
一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，包括如下步骤：
（1）工业硫酸氧钛溶液稀释：准确量取1mL硫酸氧钛溶液，稀释至100mL，摇匀后准确量取上述溶液10mL于100mL容量瓶中；
（2）溶液发色操作：在容量瓶中加水约20mL，再缓慢加入9mL浓硫酸，1mL磷酸，冷至室温，加入过氧化氢1mL发色，加水稀释至100mL摇匀，用2cm比色皿，波长460μm下进行比色，测出吸光值；
（3）标准溶液配制：准确量取1mg/mL钛标准溶液0、2mL、4mL、6mL，分别注入4个100mL容量瓶中，溶液发色操作同（2）步骤一致，用2cm比色皿，波长460μm下进行比色，测出吸光值，未加钛标准溶液的用作调整仪器空白。以吸光值为纵坐标，钛含量为横坐标（0、20mg/L、40mg/L、60mg/L），绘制标准工作曲线，在标准工作曲线上查得待测溶液吸光值所对应的钛含量，其值放大1000倍即为工业硫酸氧钛溶液的含钛量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，包括下述步骤：
（1）用工业常用比色计，比色皿，455-165μm波长比色时，发色到最佳吸光值时的溶液含钛量为20-60mg/L；
（2）发色条件：浓硫酸用量为80-100mL/L、磷酸为10-20mL/L，溶液在室温下加入显色剂过氧化氢用量10mL/L；
（3）在本发色和测量条件下，工业硫酸氧钛溶液稀释1000倍后发色。
2.如权利要求1所述的一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，其中：比色皿为2cm比色皿。
3.如权利要求1或2所述的一种硫酸氧钛溶液中钛含量的快速测定方法，其中：
（1）工业硫酸氧钛溶液稀释：准确量取2-5mL硫酸氧钛溶液，稀至100mL，摇匀后；准确量取1-5mL于50-100mL容量瓶中；
（2）溶液发色操作：在容量瓶中加水20-50mL，再缓慢加入8-10mL浓硫酸，1-2mL磷酸，冷至室温，加入显色剂过氧化氢10mL发色，加水稀释至100mL摇匀，用2cm比色皿，波长455-465μm下用工业常用比色计进行比色，测出吸光值；
（3）标准溶液配制：准确量取1mg/mL钛标准溶液0、2mL、4mL、6mL，分别注入4个50-100mL容量瓶中，溶液发色操作同（2）步骤一致，用2cm比色皿，波长460μm下进行比色，测出吸光值，未加钛标准溶液的用作调整仪器空白，以吸光值为纵坐标，钛含量为横坐标（0、20mg/L、40mg/L、60mg/L），绘制标准工作曲线，在标准工作曲线上查得待测溶液吸光值所对应的钛含量，其值放大1000倍即为工业硫酸氧钛溶液的含钛量，如待测溶液含钛含量为30mg/L，放大1000倍即工业硫酸氧钛溶液的含钛量为30g/L。
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