CN105527275A - 一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法，本发明是将铅膏使用硝酸溶液将氧化铅和单质铅溶解并留取溶液，再进行硫酸钡溶解，取滤液与前步溶液混合定容，使用ICP电感耦合等离子体光谱仪测定Ba离子含量，恒定计算硫酸钡的含量。本发明以钡离子为不变量，恒定计算硫酸钡的含量，测试方法简单，准确性高，检查结果一致性较好。<!-- 2 -->

Description

一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸钡含量的测定方法，特别涉及一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法。
背景技术
硫酸钡为无色斜方晶系晶体或白色无定型粉末，干燥时易结块。相对密度4.50(15℃)，熔点1580℃。几乎不溶于水、乙醇和酸。溶于热浓硫酸中。在1150℃左右发生多晶转变。在约1400℃开始显著分解。化学性质稳定。硫酸钡作为铅酸蓄电池负极的一种添加剂，自身难溶解于酸性和碱性溶液。现有化学分析技术中，主要为两种方法对铅膏中硫酸钡进行含量检测。其一是使用硝酸溶解法，对可溶性的物料进行溶解，过滤洗涤，得到的溶液进行电感耦合等离子体测试。该方法不能将硫酸钡完全溶解于溶液中，大部分的硫酸钡存在于滤渣中，对钡的测试准确度很低。第二种方法则是参照硫酸钡的国标GB/T2899-2008检测方法，使用无水碳酸钠和碳酸钾与硫酸钡按质量4:1进行混合，在800℃条件下焙烧，将其转化为碳酸钡，洗涤，将滤渣进行酸溶解后，对溶液进行电感耦合等离子体测试。该方法对硫酸钡的测试，相对较好，但是需将物料进行高温处理，处理条件苛刻。并且在物料进行转移的过程中，钡离子的损失较多，前后实验的平行性和一致性差。其准确度也较差，前后差异性较大。对硫酸钡的测试仍存在许多问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法，以钡离子为不变量，恒定计算硫酸钡的含量，测试方法简单，准确性高，检查结果一致性较好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法，包括以下步骤：
(1)称取质量M的铅膏试样加入干净的烧杯中，加入分析纯1+4硝酸溶液后，加热至沸腾，维持沸腾5-10min，过滤并洗涤滤渣至无铅离子为止得中间物A，收集滤液标记为滤液A备用；
铅膏试样先加入分析纯1+4硝酸溶液时为了排除氧化铅、单质铅对硫酸钡在碳酸钠中溶解效率的影响，进而影响硫酸钡含量测定准确性。
本步骤过滤并洗涤滤渣至无铅离子为止的检测方法：取1mL滤液，加入2滴质量浓度20％硫酸溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
(2)向中间物A中加入过量的质量浓度15-30％的碳酸钠溶液，加热至沸腾，维持沸腾15-20min，反应完成后，趁热过滤并使用质量浓度2-5％热碳酸钠溶液充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止得中间物B，弃去滤液；
本步骤选择质量浓度2-5％热碳酸钠溶液洗涤不会带走钡离子，充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止的检测方法为：取1mL滤液，依次加入2滴分析纯1+1盐酸溶液和0.5mL质量浓度5-20％的氯化钡溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
(3)向中间物B中加入过量的分析纯1+4硝酸溶液，加热至沸腾，维持沸腾15-20min，趁热过滤并使用纯水进行洗涤至无钡离子为止，收集滤液标记为滤液B，合并滤液A和滤液B，定容至体积V，使用ICP电感耦合等离子体光谱仪测定钡离子含量m，计算获得铅膏中硫酸钡的含量X。
本步骤使用纯水进行洗涤至无钡离子为止的检测方法：取1mL滤液，加入2滴质量浓度20％硫酸溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
分析纯1+4硝酸溶液洗涤时，会带走部分钡离子，从而影响检测的准确性，因此，最后测定时将滤液A和滤液B合并后测定，保证测定准确性。
本发明对现有的方法进行改进，也对硫酸钡测试的准确性和实验的一致性进行对比，得出一种更加精准的方法。本发明对硫酸钡的测试方法相对简单，准确性高，经过多次对比实验，前后的一致性较好。
作为优选，步骤(1)中分析纯1+4硝酸溶液用量按照0.1g铅膏加20-30mL计。
作为优选，分析纯1+4硝酸溶液为质量浓度65-70％的分析纯浓硝酸与蒸馏水按照1:4的体积比混合而成。
作为优选，步骤(2)中碳酸钠溶液的用量按照0.1g铅膏加100-300mL计。
作为优选，步骤(2)中热碳酸钠溶液的温度控制为40-70℃。
作为优选，步骤(3)中分析纯1+4硝酸溶液的用量按照0.1g铅膏加20-25mL计。
作为优选，分析纯1+4硝酸溶液为质量浓度65-70％的分析纯浓硝酸与蒸馏水按照1:4的体积比混合而成。
作为优选，步骤(3)计算铅膏中硫酸钡含量的计算公式为：X＝[(m×V×233)/(137×M)]×100％。
m：电感耦合等离子体光谱仪测定钡含量(μg/ml)；V：定容溶液的体积，单位为毫升(mL)。M：称取试样质量(g)。233：硫酸钡摩尔质量(g/mol)。137：钡的摩尔质量(g/mol)。
本发明的有益效果是：
1、现有的检测方法是使用无水碳酸钠和碳酸钾与样品进行1:1-3混合，在800℃左右的温度下进行熔融40-100min。而本发明这是使用高浓度的碳酸钠溶液对少量的硫酸钡固体进行转化，实验条件较为温和，不需要苛刻的反应条件，操作简单，不需要进行高温熔融，能耗小，更经济，符合绿色生产要求。
2、现有的检测方法对熔融的产物进行洗涤，得到的固体在进行重量法测定等，试样在转移的过程中将会出现损失，造成测试值偏小。而本发明只需两次物料的转移，时间将大大减少。
3、现有的检测方法(国标GB/T2899-2008检测方法)，需要30ml的热盐酸进行多次洗涤沉淀，比较繁琐，本发明则只需要两次洗涤即可，简化了步骤，降低了钡离子的损失。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
试剂配制：
分析纯1+4硝酸溶液：质量浓度65-70％的分析纯浓硝酸与蒸馏水按照1:4的体积比混合而成。
分析纯1+1盐酸溶液：质量浓度36-38％的分析纯浓盐酸与蒸馏水按照1:4的体积比混合而成。
实施例1：
一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法，包括以下步骤：
(1)称取已经烘干且保持恒重的试样铅膏0.1g(精确至0.0001g)，加入干净的烧杯中，加入20mL分析纯1+4硝酸溶液后，加热至沸腾，维持沸腾5min，过滤并洗涤滤渣(分析纯1+4硝酸溶液洗涤)至无铅离子为止得中间物A，收集滤液标记为滤液A备用。
本步骤过滤并洗涤滤渣至无铅离子为止的检测方法：取1mL滤液，加入2滴质量浓度20％硫酸溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
(2)向中间物A中加入100mL的质量浓度30％的碳酸钠溶液，加热至沸腾，维持沸腾15min，在煮沸期间适当的补充30％的碳酸钠溶液(大概20-30mL)，以防止铅膏中其余杂质对碳酸钠的消耗，保证硫酸钡能够和碳酸钠溶液反应完全，并且同时防止液体温度过高产生爆沸，产生液体损失，造成测试不准确。反应完成后，趁热过滤并使用质量浓度2％热碳酸钠溶液(70℃)充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止得中间物B，弃去滤液；
本步骤充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止的检测方法为：取1mL滤液，依次加入2滴分析纯1+1盐酸溶液和0.5mL质量浓度5-20％的氯化钡溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
(3)向中间物B中加入20mL的分析纯1+4硝酸溶液，加热至沸腾，维持沸腾15min，趁热过滤并使用纯水进行洗涤至无钡离子为止，收集滤液标记为滤液B，合并滤液A和滤液B，定容至体积V(250mL)，使用ICP电感耦合等离子体光谱仪测定钡离子含量m(0.00065g/L)，计算获得铅膏中硫酸钡的含量X，计算公式为：X＝[(m×V×233)/(137×M)]×100％，经计算铅膏中硫酸钡含量为0.27％。
本步骤使用纯水进行洗涤至无钡离子为止的检测方法：取1mL滤液，加入2滴质量浓度20％硫酸溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
实施例2：
一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法，包括以下步骤：
(1)称取已经烘干且保持恒重的试样铅膏0.1g(精确至0.0001g)，加入干净的烧杯中，加入30mL分析纯1+4硝酸溶液后，加热至沸腾，维持沸腾10min，过滤并洗涤滤渣(分析纯1+4硝酸溶液洗涤)至无铅离子为止得中间物A，收集滤液标记为滤液A备用。
本步骤过滤并洗涤滤渣至无铅离子为止的检测方法：取1mL滤液，加入2滴质量浓度20％硫酸溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
(2)向中间物A中加入300mL的质量浓度15％的碳酸钠溶液，加热至沸腾，维持沸腾20min，在煮沸期间适当的补充15％的碳酸钠溶液(大概20-30mL)，以以防止铅膏中其余杂质对碳酸钠的消耗，保证硫酸钡能够和碳酸钠溶液反应完全，并且同时防止液体温度过高产生爆沸，产生液体损失，造成测试不准确。反应完成后，趁热过滤并使用质量浓度5％热碳酸钠溶液(40℃)充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止得中间物B，弃去滤液；
本步骤充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止的检测方法为：取1mL滤液，依次加入2滴分析纯1+1盐酸溶液和0.5mL质量浓度5-20％的氯化钡溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
(3)向中间物B中加入25mL的分析纯1+4硝酸溶液，加热至沸腾，维持沸腾20min，趁热过滤并使用纯水进行洗涤至无钡离子为止，收集滤液标记为滤液B，合并滤液A和滤液B，定容至体积V(250mL)，使用ICP电感耦合等离子体光谱仪测定钡离子含量m(0.0007g/L)，计算获得铅膏中硫酸钡的含量X，计算公式为：X＝[(m×V×233)/(137×M)]×100％，经计算铅膏中硫酸钡含量为0.3％。
本步骤使用纯水进行洗涤至无钡离子为止的检测方法：取1mL滤液，加入2滴质量浓度20％硫酸溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
实施例3：
一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法，包括以下步骤：
(1)称取已经烘干且保持恒重的试样铅膏0.1g(精确至0.0001g)，加入干净的烧杯中，加入25mL分析纯1+4硝酸溶液后，加热至沸腾，维持沸腾8min，过滤并洗涤滤渣(分析纯1+4硝酸溶液洗涤)至无铅离子为止得中间物A，收集滤液标记为滤液A备用。
本步骤过滤并洗涤滤渣至无铅离子为止的检测方法：取1mL滤液，加入2滴质量浓度20％硫酸溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
(2)向中间物A中加入200mL的质量浓度25％的碳酸钠溶液，加热至沸腾，维持沸腾18min，在煮沸期间适当的补充25％的碳酸钠溶液(大概20-30mL)，以防止铅膏中其余杂质对碳酸钠的消耗，保证硫酸钡能够和碳酸钠溶液反应完全，并且同时防止液体温度过高产生爆沸，产生液体损失，造成测试不准确。反应完成后，趁热过滤并使用质量浓度3％热碳酸钠溶液(50℃)充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止得中间物B，弃去滤液；
本步骤充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止的检测方法为：取1mL滤液，依次加入2滴分析纯1+1盐酸溶液和0.5mL质量浓度5-20％的氯化钡溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
(3)向中间物B中加入22mL的分析纯1+4硝酸溶液，加热至沸腾，维持沸腾18min，趁热过滤并使用纯水进行洗涤至无钡离子为止，收集滤液标记为滤液B，合并滤液A和滤液B，定容至体积V(250mL)，使用ICP电感耦合等离子体光谱仪测定钡离子含量m(0.0072g/L)，计算获得铅膏中硫酸钡的含量X，计算公式为：X＝[(m×V×233)/(137×M)]×100％，经计算铅膏中硫酸钡含量为0.31％。
本步骤使用纯水进行洗涤至无钡离子为止的检测方法：取1mL滤液，加入2滴质量浓度20％硫酸溶液，静置5min后滤液仍保持透明。
相同的样品采用国标GB/T2899-2008检测方法检测，铅膏中硫酸钡含量数值均要小于本发明的检测方法，且检测结果差异较大，可见本发明的检测方法简单，准确性高，前后的一致性较好。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种铅酸蓄电池铅膏中硫酸钡含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取质量M的铅膏试样加入干净的烧杯中，加入分析纯1+4硝酸溶液后，加热至沸腾，维持沸腾5-10min，过滤并洗涤滤渣至无铅离子为止得中间物A，收集滤液标记为滤液A备用；
(2)向中间物A中加入过量的质量浓度15-30％的碳酸钠溶液，加热至沸腾，维持沸腾15-20min，反应完成后，趁热过滤并使用质量浓度2-5％热碳酸钠溶液充分洗涤滤渣至无硫酸根离子为止得中间物B，弃去滤液；
(3)向中间物B中加入过量的分析纯1+4硝酸溶液，加热至沸腾，维持沸腾15-20min，趁热过滤并使用纯水进行洗涤至无钡离子为止，收集滤液标记为滤液B，合并滤液A和滤液B，定容至体积V，使用ICP电感耦合等离子体光谱仪测定钡离子含量m，计算获得铅膏中硫酸钡的含量X。
2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤(1)中分析纯1+4硝酸溶液用量按照0.1g铅膏加20-30mL计。
3.根据权利要求1或2所述的测定方法，其特征在于：分析纯1+4硝酸溶液为质量浓度65-70％的分析纯浓硝酸与蒸馏水按照1:4的体积比混合而成。
4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤(2)中碳酸钠溶液的用量按照0.1g铅膏加100-300mL计。
5.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤(2)中热碳酸钠溶液的温度控制为40-70℃。
6.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤(3)中分析纯1+4硝酸溶液的用量按照0.1g铅膏加20-25mL计。
7.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤(3)计算铅膏中硫酸钡含量的计算公式为：X＝[(m×V×233)/(137×M)]×100％。
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