CN104267141A - 一种测定钒铁合金中钒元素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种测定钒铁合金中钒元素的方法，该方法在硫磷混酸介质中用高锰酸钾将钒氧化成五价，过量的高锰酸钾在尿素存在下用亚硝酸钠还原，以N-苯基邻氨基苯甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，测定范围为0.5％以上。该方法将称样量减少为0.1g，将溶解试样过程改为：加入盐酸20-50mL、硝酸5-15mL、磷酸10mL，微热至试样溶解，加入1+1硫酸30mL，加热蒸发至冒硫酸烟2-3分钟。稍冷，加水50mL，加热溶解盐类。这样改进后，很容易做到溶解试样完全，溶样时间大幅度缩短，在既不影响检测结果准确性的前提下，提高工作效率。

Description

一种测定钒铁合金中钒元素的方法

技术领域

本发明是一种测定钒铁合金中钒元素的方法，属于合金元素分析技术领域。

背景技术

目前，国内测定钒铁合金中钒元素含量的检测方法为GB/T8704.5‐2007，该方法称样量为0.2g‐0.3g，称样量大，且用磷酸、硝酸和硫酸混合溶解，未用盐酸，溶解样品困难，在实际操作过程中，如果按照该标准进行称样、溶解，经常出现样品溶解不完全的现象，影响测量结果的准确性。

GB/T8704.5‐2007中的硫酸亚铁铵标准溶液需要经过重铬酸钾标准溶液标定，首先配制重铬酸钾标准溶液，然后移取一定量的重铬酸钾标准溶液，滴加相应的指示剂，然后用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，过程繁冗，工作量大，影响工作效率。

GB/T8704.5‐2007测量范围窄，为35％-85％，如果客户要求检测样品中钒含量低于35％或者高于85％时，将不能提供给客户检测报告，影响了客户根据此检测报告开据产品合格证和后续生产以及发货使用。而随着材料发展速度的加快，目前已经出现上述问题，为了解决这些问题，我院设立专项课题，建立一个快速、高效、准确的测定钒铁合金中钒元素的方法，用于配套钒铁合金的研制和生产。

我院现在几种钒铁合金牌号的生产有多年历史，合金中成分及杂质元素含量直接关系到合金性能的好坏，因此快速、准确的测定该合金的元素含量，将为合金的生产与产品的质量保证提供可靠、准确的指导。建立硫酸亚铁铵容量法测定钒铁合金中钒元素的方法，可以补充我院钒铁合金分析方法的空白，缩短分析时间，提高分析的准确度，为我院的科研生产服务，同时将促进与同行单位的交流，具有广泛的推广和应用价值。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中状况而设计提供了一种测定钒铁合金中钒元素的方法，其目的是解决现有标准中不适用目前科研生产的技术条件和需求，为GB/T8704.5‐2007检测标准的修订提供了技术基础。。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种测定钒铁合金中钒元素的方法，其特征在于：该方法在测定过程中所使用的试剂如下：

盐酸，ρ1.19g/mL；优级纯或高纯或MOS级；

硝酸，ρ1.42g/mL；优级纯或高纯或MOS级；

硫酸，ρ1.84g/mL；优级纯或高纯或MOS级；

硫酸，1+1；

硫酸，5+95；

磷酸，ρ1.69g/mL；优级纯或高纯或MOS级；

高锰酸钾溶液：质量-体积浓度是5.00mg/mL，称取高锰酸钾5g,加入适量水溶解，定容于1000mL容量瓶中；

尿素溶液：质量-体积浓度是0.20g/mL，称取尿素40g,加入适量水溶解，定容于200mL容量瓶中，现用现配；

亚硝酸钠溶液：质量-体积浓度是5.00mg/mL，称取0.5g亚硝酸钠加入适量水溶解，定容于100mL容量瓶中；

钒标准溶液：质量-体积浓度是1.00mg/mL。称取金属钒1.0000g，钒的质量分数不小于99.99％，置于300mL烧杯中，用适量王水加热溶解后，加入1+1硫酸溶液20mL，加热蒸发至冒硫酸烟，稍冷，加水约50mL，加热溶解盐类，冷却至室温后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；

N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂：质量-体积浓度是2.00mg/mL，称取N-苯基邻氨基苯甲酸0.20g，置于适量水中，加入无水碳酸钠0.20g,加入溶解，冷却后稀释至100mL；

硫酸亚铁铵标准溶液：摩尔-体积浓度是0.04mol/L，称取硫酸亚铁铵16g溶于适量的5+95硫酸溶液中，并以此酸稀释至1000mL，摇匀；

用以下方法确定滴定度：移取与被测试样含钒量相当的钒标准溶液置于250mL烧杯中，加入磷酸10mL，再加入1+1硫酸溶液30mL，加热蒸发至冒硫酸烟2-3分钟，稍冷，加水50mL溶解盐类，冷却至室温，滴加0.5％的高锰酸钾溶液至试液呈紫色，并在2分钟内不退色，加20％尿素溶液10mL，摇动试液，逐滴加入0.5％亚硝酸钠溶液至红色消失并过量1-2滴，放置2-3分钟，加入N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂2滴，用0.04moL/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定至试液由樱桃红色突变至亮绿色即为终点；

硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度T按下式计算：

$T=\frac{G}{V}$

式中：G-所取钒标准溶液的钒量,毫克；

V-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，毫升；

该方法的测定过程的步骤是：

(1)称取试样0.1000g，置于250mL烧杯中，加入盐酸20-50mL、硝酸5-15mL、磷酸10mL，微热至试样溶解，加入1+1硫酸30mL，加热蒸发至冒硫酸烟2-3分钟，稍冷，加水50mL，加热溶解盐类；

(2)将上述溶液冷却至室温，滴加0.5％的高锰酸钾溶液至试液呈紫色，并在2分钟内不退色，加20％尿素溶液10mL，摇动试液。逐滴加入0.5％亚硝酸钠溶液至红色消失并过量1-2滴，放置2-3分钟，加入N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂2滴，用0.04moL/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定至试液由樱桃红色突变至亮绿色即为终点；

钒的百分含量按下式计算：

$V\%=\frac{T\×V}{G\×1000}\×100$

式中：T-硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度，单位为mg/mL；

V-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位为mL；

G-试样质量，单位为g；

上述方法中所述微热是指加热温度为50～100℃。

在硫磷混酸介质中，用高锰酸钾将钒氧化成五价，过量的高锰酸钾在尿素存在下用亚硝酸钠还原，以N-苯基邻氨基苯甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，测定范围为0.5％以上。

上述技术方案中，关于称样量和溶解酸，本发明通过大量试验研究，将称样量减少为0.1g，将溶解试样过程改为：加入盐酸20-50mL、硝酸5-15mL、磷酸10mL，微热至试样溶解，加入1+1硫酸30mL，加热蒸发至冒硫酸烟2-3分钟。稍冷，加水50mL，加热溶解盐类。这样改进后，很容易做到溶解试样完全，溶样时间大幅度缩短，在既不影响检测结果准确性的前提下，提高工作效率

关于GB/T8704.5‐2007中的硫酸亚铁铵标准溶液需要经过重铬酸钾标准溶液标定：本发明通过大量试验研究，寻找多种途径，得到数据支持，通过称取硫酸亚铁铵16g溶于适量的5+95硫酸溶液中，并以此酸稀释至1000mL，摇匀，直接配制得到浓度为0.04mol/L的硫酸亚铁铵溶液，将该溶液作为对钒的滴定溶液即可。通过这一发明创造，将GB/T8704.5‐2007中本来需要进行的两个滴定试验，缩短为完成一个滴定试验即可，大大减少了检测人员的劳动强度，节约了测试成本，缩短了检测周期。

关于检测范围：GB/T8704.5‐2007测定钒元素含量范围窄，为35％-85％，为了满足客户提出的更高要求，本发明将钒元素含量的测定范围扩大到≥0.5％。通过本发明研究，将钒元素测量范围扩大，在测量时完全能够提供所有准确数据，既保证了客户顺利生产发货，又满足了客户的科研需要。

因此为了能够紧跟材料的发展速度，满足科研与生产的需求，有必要建立一个快速、高效、准确、安全的新的检测方法。

本发明优点是：

(1)研究建立的测定钒铁合金中钒元素的分析方法准确可靠，可以满足科研生产的要求。

(2)解决了标定硫酸亚铁铵的繁琐过程，减少了称样量，大大加快了溶样速度。

(3)检测范围宽，测量快速，操作简便，节约了大量的人力和物力。

具体实施方式

实施例一

测定钒铁合金中钒元素的含量，采用硫酸亚铁铵容量法，该方法在测定过程中所使用的试剂如下：

盐酸，ρ1.19g/mL；优级纯；

硝酸，ρ1.42g/mL；优级纯；

硫酸，ρ1.84g/mL；优级纯；

硫酸，1+1；

硫酸，5+95；

磷酸，ρ1.69g/mL；优级纯；

高锰酸钾溶液：质量-体积浓度是5.00mg/mL，称取高锰酸钾5g,加入适量水溶解，定容于1000mL容量瓶中；

尿素溶液：质量-体积浓度是0.20g/mL，现用现配,称取尿素40g,加入适量水溶解，定容于200mL容量瓶中；

亚硝酸钠溶液：质量-体积浓度是5.00mg/mL，称取0.5g亚硝酸钠加入适量水溶解，定容于100mL容量瓶中；

钒标准溶液：质量-体积浓度是1.00mg/mL。称取金属钒(99.99％)1.0000g于300mL烧杯中，用适量王水加热溶解后，加入1+1硫酸溶液20mL，加热蒸发至冒硫酸烟，稍冷，加水约50mL，加热溶解盐类。冷却至室温后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；

N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂：质量-体积浓度是2.00mg/mL，称取N-苯基邻氨基苯甲酸0.20g，置于适量水中，加入无水碳酸钠0.20g,加入溶解，冷却后稀释至100mL。

硫酸亚铁铵标准溶液：0.04moL/L。称取硫酸亚铁铵16g溶于适量的5+95硫酸溶液中，并以此酸稀释至1000mL，摇匀。

用以下方法确定滴定度：移取钒标准溶液70mL于250mL烧杯中，加入磷酸10mL，再加入1+1硫酸溶液30mL，加热蒸发至冒硫酸烟2分钟，稍冷，加水50mL溶解盐类，以下按测定过程的步骤(2)进行操作。

硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度T按下式计算：

$T=\frac{G}{V}$

式中：G-所取钒标准溶液的钒量,毫克；

V-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，毫升。

该方法的测定过程的步骤是：

(1)称取试样0.1000g,置于250mL烧杯中，加入盐酸20mL、硝酸5mL、磷酸10mL。微热至试样溶解。加入1+1硫酸30mL，加热蒸发至冒硫酸烟2分钟。稍冷，加水50mL，加热溶解盐类。

(2)将上述溶液冷却至室温，滴加0.5％的高锰酸钾溶液至试液呈紫色，并在2分钟内不退色。加20％尿素溶液10mL，摇动试液。逐滴加入0.5％亚硝酸钠溶液至红色消失并过量1滴，放置2分钟，加入N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂2滴，用0.04mol/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定至试液由樱桃红色突变至亮绿色即为终点。

(3)钒的百分含量按下式计算：

$V\%=\frac{T\×V}{G\×1000}\×100$

式中：T-硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度，单位为g/mL；

V-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位为mL；

G-试样质量，单位为g。

计算测量结果，得到钒的含量为77.89％。

实施例二

测定V-Fe合金中钒元素的含量，采用硫酸亚铁铵容量法，该方法在测定过程中所使用的试剂如下：

盐酸，ρ1.19g/mL；高纯；

硝酸，ρ1.42g/mL；高纯；

硫酸，ρ1.84g/mL；高纯；

硫酸，1+1；

硫酸，5+95；

磷酸，ρ1.69g/mL；高纯；

高锰酸钾溶液：质量-体积浓度是5.00mg/mL，称取高锰酸钾5g,加入适量水溶解，定容于1000mL容量瓶中；

尿素溶液：质量-体积浓度是0.20g/mL，现用现配,称取尿素40g,加入适量水溶解，定容于200mL容量瓶中；

亚硝酸钠溶液：质量-体积浓度是5.00mg/mL，称取0.5g亚硝酸钠加入适量水溶解，定容于100mL容量瓶中；

钒标准溶液：质量-体积浓度是1.00mg/mL。称取金属钒(99.99％)1.0000g于300mL烧杯中，用适量王水加热溶解后，加入1+1硫酸溶液20mL，加热蒸发至冒硫酸烟，稍冷，加水约50mL，加热溶解盐类。冷却至室温后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；

N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂：质量-体积浓度是2.00mg/mL，称取N-苯基邻氨基苯甲酸0.20g，置于适量水中，加入无水碳酸钠0.20g,加入溶解，冷却后稀释至100mL。

硫酸亚铁铵标准溶液：0.04moL/L。称取硫酸亚铁铵16g溶于适量的5+95硫酸溶液中，并以此酸稀释至1000mL，摇匀。用以下方法确定滴定度：移取钒标准溶液50mL于250mL烧杯中，加入磷酸10mL，再加入1+1硫酸溶液30mL，加热蒸发至冒硫酸烟3分钟，稍冷，加水50mL溶解盐类，以下按测定过程的步骤(2)进行操作。

硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度T按下式计算：

$T=\frac{G}{V}$

式中：G-所取钒标准溶液的钒量,毫克；

V-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，毫升。

该方法的测定过程的步骤是：

(1)称取试样0.1000g,置于250mL烧杯中，加入盐酸35mL、硝酸10mL、磷酸10mL。微热至试样溶解。加入1+1硫酸30mL，加热蒸发至冒硫酸烟3分钟。稍冷，加水50mL，加热溶解盐类。

(2)将上述溶液冷却至室温，滴加0.5％的高锰酸钾溶液至试液呈紫色，并在2分钟内不退色。加20％尿素溶液10mL，摇动试液。逐滴加入0.5％亚硝酸钠溶液至红色消失并过量2滴，放置2-3分钟，加入N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂2滴，用0.04mol/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定至试液由樱桃红色突变至亮绿色即为终点。

(3)钒的百分含量按下式计算：

$V\%=\frac{T\×V}{G\×1000}\×100$

式中：T-硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度，单位为g/mL；

V-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位为mL；

G-试样质量，单位为g。

计算测量结果，得到钒的含量为1.52％。

Claims (1)

1.一种测定钒铁合金中钒元素的方法，其特征在于：该方法在测定过程中所使用的试剂如下：

盐酸，ρ1.19g/mL；优级纯或高纯或MOS级；

硝酸，ρ1.42g/mL；优级纯或高纯或MOS级；

硫酸，ρ1.84g/mL；优级纯或高纯或MOS级；

硫酸，1+1；

硫酸，5+95；

磷酸，ρ1.69g/mL；优级纯或高纯或MOS级；

高锰酸钾溶液：质量-体积浓度是5.00mg/mL，称取高锰酸钾5g,加入适量水溶解，定容于1000mL容量瓶中；

尿素溶液：质量-体积浓度是0.20g/mL，称取尿素40g,加入适量水溶解，定容于200mL容量瓶中，现用现配；

亚硝酸钠溶液：质量-体积浓度是5.00mg/mL，称取0.5g亚硝酸钠加入适量水溶解，定容于100mL容量瓶中；

钒标准溶液：质量-体积浓度是1.00mg/mL。称取金属钒1.0000g，钒的质量分数不小于99.99％，置于300mL烧杯中，用适量王水加热溶解后，加入1+1硫酸溶液20mL，加热蒸发至冒硫酸烟，稍冷，加水约50mL，加热溶解盐类，冷却至室温后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；

N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂：质量-体积浓度是2.00mg/mL，称取N-苯基邻氨基苯甲酸0.20g，置于适量水中，加入无水碳酸钠0.20g,加入溶解，冷却后稀释至100mL；

硫酸亚铁铵标准溶液：摩尔-体积浓度是0.04mol/L，称取硫酸亚铁铵16g溶于适量的5+95硫酸溶液中，并以此酸稀释至1000mL，摇匀；

用以下方法确定滴定度：移取与被测试样含钒量相当的钒标准溶液置于250mL烧杯中，加入磷酸10mL，再加入1+1硫酸溶液30mL，加热蒸发至冒硫酸烟2-3分钟，稍冷，加水50mL溶解盐类，冷却至室温，滴加0.5％的高锰酸钾溶液至试液呈紫色，并在2分钟内不退色，加20％尿素溶液10mL，摇动试液，逐滴加入0.5％亚硝酸钠溶液至红色消失并过量1-2滴，放置2-3分钟，加入N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂2滴，用0.04moL/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定至试液由樱桃红色突变至亮绿色即为终点；

硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度T按下式计算：

$T=\frac{G}{V}$

式中：G-所取钒标准溶液的钒量,毫克；

V-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，毫升；

该方法的测定过程的步骤是：

(1)称取试样0.1000g，置于250mL烧杯中，加入盐酸20-50mL、硝酸5-15mL、磷酸10mL，微热至试样溶解，加入1+1硫酸30mL，加热蒸发至冒硫酸烟2-3分钟，稍冷，加水50mL，加热溶解盐类；

(2)将上述溶液冷却至室温，滴加0.5％的高锰酸钾溶液至试液呈紫色，并在2分钟内不退色，加20％尿素溶液10mL，摇动试液。逐滴加入0.5％亚硝酸钠溶液至红色消失并过量1-2滴，放置2-3分钟，加入N-苯基邻氨基苯甲酸指示剂2滴，用0.04moL/L的硫酸亚铁铵标准溶液滴定至试液由樱桃红色突变至亮绿色即为终点；

钒的百分含量按下式计算：

$V\%=\frac{T\×V}{G\×1000}\×100$

式中：T-硫酸亚铁铵标准溶液对钒的滴定度，单位为mg/mL；

V-滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积，单位为mL；

G-试样质量，单位为g；

上述方法中所述微热是指加热温度为50～100℃。