CN104568944A

CN104568944A - 铜试剂分离——edta滴定法测定铝合金中镁含量的方法

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Publication number: CN104568944A
Application number: CN201410834586.1A
Authority: CN
Inventors: 姚芳; 郅富国; 延凤泊; 许丽娟
Original assignee: BEIJING NON-FERROUS METAL AND RARE-EARTH APPLICATION INST
Current assignee: BEIJING NON-FERROUS METAL AND RARE-EARTH APPLICATION INST
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-04-29

Abstract

铜试剂分离——EDTA滴定法测定铝合金中镁含量的方法，该方法包括：称取0.5000±0.0100g的铝合金样品于烧杯中，加入1～2g氢氧化钠和5～10mL水，剧烈反应后加热溶解，冷却后过滤。用10～20mL热盐酸(1+1)和15～20mL双氧水将沉淀洗到烧杯中，加热煮沸赶尽双氧水，调节pH至2～6，移入容量瓶中，加入铜试剂溶液，容量瓶中铜试剂的终浓度为0.25～0.75g/L，过滤，分取滤液25.00ml，加入沸水60～70ml，pH＝10的缓冲液8～10mL，络黑T指示剂，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至蓝色为终点，记录EDTA标准溶液用量。

Description

铜试剂分离——EDTA滴定法测定铝合金中镁含量的方法

技术领域

本发明涉及铝合金中镁的检测方法，具体涉及应用容量法中EDTA络合滴定法测定铝合金中镁含量的分析方法。

背景技术

一般铝合金中铝的基体占85wt％以上，常伴有铜、镁、锌、钛、铁、硅、镍、锰及稀土等。目前在国家标准分析法中，不论是采用EDTA络合滴定法还是其它的方法测定铝合金中镁的含量，多半是利用铝的两性氢氧化钠溶解试样，此时，铝全部溶解，与之共存的镁、铁、锰、铜、镍成沉淀残留物在溶液中，用过滤法分离残留物，在弱酸环境下，加入铜试剂，分离大量的沉淀，用氰化物掩蔽干扰元素。这些方法操作时间长，其中锌、铁、硅、铜、锰等元素均干扰测定。其中铁对测定的影响比较大，误差也比较大，又由于用到了氰化钾，是剧毒试剂，对人和环境都有严重的伤害和污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种用络合滴定法测定铝合金中镁的分析方法，该方法便于操作，最大可能减少操作步骤，避免有毒试剂，缩短检测时间，减少试样所受其他元素的干扰，提高检测结果的准确性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

铜试剂分离——EDTA滴定法测定铝合金中镁含量的方法，包括如下步骤：

I.称取0.5000±0.0100g的铝合金样品于烧杯中，加入5～9g氢氧化钠，5～20mL水，剧烈反应后，加热85～100℃溶解，加入100～150℃热水120～150ml，冷却后，过滤，用60～85℃热水洗涤沉淀，弃去滤液留下沉淀；

II.用10～20mL85～100℃盐酸1+1和10～20mL双氧水将沉淀洗到烧杯中，加热煮沸，赶尽双氧水，调节pH至2～6，移入250mL的容量瓶中，加入铜试剂溶液，稀释至刻度，容量瓶中铜试剂的终浓度为0.25～0.75g/L，摇匀，3～5分钟后过滤，弃去沉淀，滤液备用；

III.分取步骤II获得的滤液25.00ml，加入沸水50～90ml，pH＝10的缓冲液5～15mL，络黑T指示剂1～2g，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至蓝色为终点，记录EDTA标准溶液用量。

如上所述的检测方法，优选地，所述检测方法还包括标准溶液的滴定和分析结果的计算：

取镁含量为4～8wt％的铝合金标准物质或纯镁，按照所述步骤I～III进行操作，获得标准物质消耗EDTA标准溶液的体积V₀，当样品为纯镁时，其重量与铝合金标准物质的含镁量相当，按下式(I)计算镁的滴定度：

T = \frac{M}{V_{0}} - - - (I)

式中：T-镁的滴定度，mg/ml；

M-标定时所取镁的量，mg；

V₀-标定时所消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

按下式(II)计算待测样品中镁的含量：

式中：T-镁的滴定度，mg/ml；

V₁-待测样品消耗EDTA溶液的体积，ml；

V_总-待测样品的总体积，ml；

V-分取待测样品的体积，ml；

m-待测样品的质量，g。

如上所述的检测方法，优选地，所述铝合金中镁的含量是4wt％～10wt％，铁含量＜0.0025wt％，硅含量＜0.0010wt％，锌含量＜0.0020wt％，锰含量＜0.0015wt％，铜含量＜0.0020wt％。

以上仅以0.5000±0.0100g的样品为例描述本发明的分析方法，如果实际应用中被测样品量取其它值时，采用本发明的方法可将各参数按比例相应扩大或缩小，都被视为本发明的保护范围。

本发明的检测反应历程如下：首先将试样以氢氧化钠和少量水溶解，由于碱能够把铝全部溶解，镁和其他元素就形成了沉淀。然后在呈弱酸性条件下，加入铜试剂，介质中的干扰元素铜、镁、锌、铁、硅、锰等沉淀，分离沉淀，从而屏蔽干扰元素对测试结果的影响。

本发明的有益效果在于：

1、本发明用铜试剂代替了剧毒试剂氰化钾掩蔽干扰元素铜试剂是本发明的创新点，弱酸环境是指pH＝2～6。在pH＝10时经过铜试剂的掩蔽干扰元素，至少有以下金属离子不干扰：Fe³⁺、Cu、Mg、Zn、Si、Mn

2、本发明所使用的前处理方法及实验条件最大可能减少操作步骤，缩短检测时间，减少试样所受其他元素的干扰，终点明显，测定结果准确稳定，重现性好，便于操作，检测误差均为±0.10％。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。

实施例中所使用的试剂为：

1)氢氧化钠：分析纯；

2)氢氧化钠溶液：20wt％；

3)盐酸(1+1)：浓盐酸与水按照体积比为1∶1配置的溶液；

4)铜试剂溶液：5wt％；

5)双氧水溶液：30wt％

6)络黑T粉末：络黑T和NaCl按照1∶100重量比混合研磨至粉末状；

7)pH＝10的缓冲溶液：称取67.5g的氯化铵溶于水，加入570mL的氨水，用水稀释至1L。

8)镁标准溶液：1mg/mL

称取1g纯镁于250mL的烧杯中，加入15mL水，缓慢加入25mL的盐酸(1+1)，剧烈反应后加热溶解，冷却，移入1000mL的容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

9)EDTA：0.01moL/mL

称取3.72g EDTA溶于水后，移入1000mL的容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

实施例1对铝合金样品中镁含量的检测

1、确定镁的滴定度

1)称取标准物质

称取与待测样品中镁含量相近的标准物质，其重量如表1所示，其它成分满足：铁含量＜0.0025wt％，硅含量＜0.0010wt％，锌含量＜0.0020wt％，锰含量＜0.0015wt％，铜含量＜0.0020wt％。

表1

标准物质名称	镁含量(wt％)	称样量(g)
			铝合金	4.48	0.5006

铝合金

5.16

0.5031

2)标准物质的溶解

将称取的标准物质置于250ml烧杯中，加入氢氧化钠6g，15mL水，盖表皿剧烈反应后，置于电炉上加热溶解，加入100℃(沸腾)热水150ml，冷却后，致密滤纸过滤，用热水洗涤沉淀，弃去滤液留下沉淀。

3)标准物质的pH值调节

用80℃盐酸(1+1)20mL和10mL双氧水将沉淀洗到原烧杯中，将滤液加热煮沸，赶尽双氧水。投入一片刚果红试纸，用氢氧化钠溶液(20wt％)和盐酸(1+1)调至刚果红试纸为紫红色，移入250mL的容量瓶中，加70mL水，再加入铜试剂溶液70mL，稀释至刻度，摇匀，约半分钟后过滤，弃去沉淀，滤液留下备用。

4)标准物质的分取滴定

分取上述标准溶液25.00ml于300ml三角瓶中，加入沸水70ml，pH＝10的缓冲液10mL，络黑T指示剂粉末1.5g，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至蓝色为终点，记录EDTA标准溶液用量。

5)镁的滴定度按下式计算：

T = \frac{M}{V_{0}}

表2

2、试样分析

1)称取约0.5000g待测样品，精确至0.0001g，样品重量见表3。待测样品中镁含量约4.08wt％，主成分除镁、铝外其它杂质：铁含量＜0.0025wt％，硅含量＜0.0010wt％，锌含量＜0.0020wt％，锰含量＜0.0015wt％，铜含量＜0.0020wt％。

2)试料溶解

将称取的待测样品0.5000g置于250ml烧杯中，加入氢氧化钠6g，15mL水，盖表皿剧烈反应后，置于电炉上加热溶解，加入100℃热水150ml，冷却后，致密滤纸过滤，用热水洗涤沉淀，弃去滤液留下沉淀。

3)待测样品pH值调节

用80℃盐酸(1+1)20mL和10mL双氧水将沉淀洗到原烧杯中，将滤液加热煮沸，赶尽双氧水。投入一片刚果红试纸，用氢氧化钠溶液(20wt％)和盐酸(1+1)调至紫红色，移入250mL的容量瓶中，加70mL热水，再加入铜试剂溶液70mL，稀释至刻度，摇匀，约半分钟后过滤，弃去沉淀，滤液留下备用。

4)试样分取及滴定

5)分析结果的计算

按下列公式计算试样中镁的含量：

式中：T-镁的滴定度，mg/ml；

V₁-待测样品消耗EDTA溶液的体积，ml；

V_总-待测样品的总体积，ml；

V-分取待测样品的体积，ml；

m-待测样品的质量，g；

表3

实施例2

取镁的含量分别为5.16wt％和3.69wt％的铝合金标准物质，采用与实施例1相同的方法进行检测，结果如表4所示。从表4的结果可见，本发明的方法误差为±0.10％，说明本发明具有良好准确度和精密度。

表4

实施例3

1、纯镁的滴定度

1)称取纯镁0.2000g～0.2200g

表5

标准物质名称	称样量(g)	分取量
			纯镁	0.2005	5.00
纯镁	0.2148	5.00

注：此标准物质中无杂质

2)纯镁的溶解

将称取的纯镁置于250ml烧杯中，加入氢氧化钠6g，15mL水，盖表皿剧烈反应后，置于电炉上加热溶解，冷却后转移到200mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀备用。

3)分取与滴定

分取溶液5.00ml于300ml三角瓶中，加入沸水70ml，pH＝10的缓冲液10mL，络黑T指示剂粉末1.5g，用0.01mol/L的EDTA标准溶液滴定至蓝色为终点，记录EDTA标准溶液用量。

表6

2、试样分析

1)称取约0.5000g待测样品，精确至0.0001g。待测样品中镁含量约8.57wt％。其后分析步骤和实施例1相同。结果见表7。

表7

比较例1

1、原理

试料以盐酸溶解，过滤回收残渣中镁。在过氧化氢、氰化钾和少量铁的存在下，以氢氧化钠沉淀镁并与大量铝、锌、铜、镍和铬分离。以盐酸溶解沉淀，在高锰酸钾存在下，以氧化锌沉淀分离少量铁、锰、铝和钛。试液以甲基赓香草酚蓝做指示剂。用CDTA标准溶液滴定镁。

2、试剂

氧化锌：(固体)

氢氟酸：(溶液)

盐酸：(溶液)

硝酸：(溶液)

硫酸：(溶液)

过氧化氢：(溶液)

氨水：(溶液)

氢氧化钠：24wt％

氰化钾溶液：25wt％

溴水：(饱和溶液)

三氯化铁溶液(1mg/mL)：称取0.48g三氯化铁溶于16mL盐酸中，以水稀释至100mL混匀

盐酸羟胺溶液：1.8wt％

高锰酸钾溶液：1wt％

乙醇：(1+3)

乙二醇-双(3-氧基乙醚)四乙酸溶液(EGTA)：(0.05moL/L)：称取1.9gEGTA溶于25mL氢氧化钠溶液中，以水稀释至100mL，混匀。

甲基麝香草酚蓝指示剂：称取0.1g甲基麝香草酚蓝与10g氯化钠研细，混匀。

镁标准溶液：(1mg/mL)称取1.0000g镁至于500mL烧杯中，加入200mL水，分次加入总量为30mL盐酸，待完全溶解后，移入1000mL容量瓶中，以水稀释刻度，混匀。

镁标准溶液：(200ug/mL)移取100.0mL(1mg/mL)的镁标与500mL容量瓶中，加入6mL盐酸，以水稀释刻度，混匀。

CDTA标准溶液(0.035mol/L)：称取12.75g 1，2-环己二胺四乙酸置于1000mL烧杯中，加入约500mL水，加入10mL氢氧化钠溶液，搅拌一会儿，加入10mL左右的氢氧化钠溶液使其完全溶解，以水稀释至约800mL，过滤与1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

CDTA标准溶液(0.01mol/L)：称取3.64g 1，2-环己二胺四乙酸置于1000mL烧杯中，加入约500mL水，加入5mL氢氧化钠溶液，搅拌一会儿，加入10mL左右的氢氧化钠溶液使其完全溶解，以水稀释至约800mL，过滤与1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

3、分析步骤

称取0.5000g样品于400mL烧杯中，盖上表皿，加约50mL水，缓慢加入50mL盐酸，待剧烈反应停止后，加热使其完全溶解，加入10mL硝酸，加热但不煮沸至氢气放尽。煮沸10min，用热水洗涤表皿和杯壁并稀释体积至150mL左右，以慢速滤纸过滤，用热盐酸洗涤滤纸和残渣10次，收集滤液和洗液于400mL烧杯中。

转移到200mL容量瓶中，以水稀释刻度，混匀，分取50mL滤液于400mL烧杯中，加水至100mL，加入三氯化铁溶液5mL，将试液移入预先盛有100mL或70mL氢氧化钠溶液的400mL烧杯中，混匀，加入3mL过氧化氢，煮沸8分钟，取下。加入7.5mL氰化钾溶液，煮沸5分钟。用热水稀释至体积为200mL盖上表皿，保温(但不煮沸)20分钟。以慢速滤纸过滤，用热氢氧化钠溶液洗涤沉淀和滤纸5次，保存烧杯，向滤液中加入3g硫酸亚铁，混匀后弃去。

用热的50mL盐酸和2mL盐酸羟胺溶液的混合液将沉淀洗入原烧杯中，用热水充分洗涤并使体积小于80mL，加热至试液清亮，滴加溴水至溴的颜色保持不变并过量3mL煮沸除去过量的溴，以水稀释至体积约为70mL，冷却。

用氨水调试溶液酸碱值为4，再用氨水调试溶液至酸碱值为4.4，加热至沸，加入0.3g氧化锌，混匀。滴加高锰酸钾溶液至稳定的粉红色，加热至沸，取下，加入2mL乙醇，混匀，置于沸水浴加热5min加入2mL乙醇，混匀，置于沸水浴上继续加热10min。以慢速滤纸过滤将试液过滤于500mL锥型烧杯中，用热水洗涤沉淀及滤纸8次。

将试液以水稀释至约250mL，冷却。用氨水调至微碱性，如试液无色，加入8mL氰化钾溶液，如试液呈蓝色，边搅拌边滴加氰化钾至试液变无色并过量8mL，加入1mLEDGA溶液、100mL氨水、1g甲基麝香草酚蓝指示剂。搅拌，用0.035mol/L的CDTA标准滴定。

4、计算

镁的滴定度计算公式

T = \frac{M}{V}

式中：T——镁的滴定度，mg/mL

M——标定时所取镁的量，mg

V——标定时所消耗EDTA标准溶液的体积，mL

按下列公式计算试样中镁的含量

Mgwt % = \frac{T \times V}{G \times 1000} \times 100

式中：T——镁的滴定度mg/mL

V——试样消耗0.01mol/mLCDTA溶液的体积mL

G——试样的重量g

5、检测结果

(1)测定滴定度采用标准物质，镁含量为4.85wt％称取0.5004g和6.32wt％称取0.5024g，滴定度结果如表8所示。

表8 镁的滴定度

(2)待测两个样品与实施例2相同，镁含量分别为5.16wt％和3.69wt％的铝合金标准物质，镁含量检测结果如表9所示。

表9 镁含量测定数据

Claims

1.铜试剂分离——EDTA滴定法测定铝合金中镁含量的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括标准溶液的滴定和分析结果的计算：

T = \frac{M}{V_{0}} - - - (I)

式中：T-镁的滴定度，mg/ml；

M-标定时所取镁的量，mg；

V₀-标定时所消耗EDTA标准溶液的体积，ml；

按下式(II)计算待测样品中镁的含量：

式中：T-镁的滴定度，mg/ml；

V₁-待测样品消耗EDTA溶液的体积，ml；

V_总-待测样品的总体积，ml；

V-分取待测样品的体积，ml；

m-待测样品的质量，g。

3.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，所述铝合金中镁的含量是4wt％～10wt％，铁含量＜0.0025wt％，硅含量＜0.0010wt％，锌含量＜0.0020wt％，锰含量＜0.0015wt％和铜含量＜0.0020wt％。