CN109900650A - 一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法，该方法是先浸取六价铬，过滤，分离残渣，滤液定容至容量瓶中，滤渣连同滤纸放回原烧杯中，加入盐酸于电热板上加热溶解单质铬，过滤，滤液定容至容量瓶中，用原子吸收光谱仪测定六价铬与单质铬，滤渣连同滤纸放入锆坩埚中，于马弗炉中灰化，冷却后加入过氧化钠和氢氧化钠，搅拌均匀后放入马弗炉中，熔融后取出，放入烧杯中，用沸水浸取出全部试样，定容至容量瓶中，用硝酸酸化后于原子吸收光谱仪上测定三价铬；该方法可以准确测定铬矿石冶炼渣中六价铬、单质铬、三价铬的含量，适合大批量分析，同时填补了铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法的空白。

Description

一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法

技术领域

本发明属于分析方法技术领域，具体涉及一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法。

背景技术

铬是污染环境和影响人类健康的重要元素之一，铬矿石冶炼渣中铬的价态一般为0价、三价和六价，不同价态的铬会产生不同的生理作用；其中六价铬具有强氧化性和高渗透性，为吞入性毒物，有较强的毒性，六价铬在厌氧条件下可转化为三价铬；三价铬同样对人体健康有害，有致癌作用；而单质铬不溶于水和硝酸，易溶于稀盐酸和硫酸，从而转化为三价铬。无论是水质还是固体废物或是土壤都对六价铬有限制要求，因此出于对环境健康和人类健康考虑，铬矿石冶炼渣中铬的价态存在形式我们都应该准确测定，才能采取有效的措施控制环境污染和保证人类健康。目前没有针对铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析的方法，因此发明一种适合于生产且准确可靠的方法来测定铬矿石冶炼渣中铬的价态有着非常重大的意义。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法，是一种既能准确定量分析铬矿石冶炼渣中铬的价态又适合批量操作的方法。

本方法根据铬矿石冶炼渣的特点，用碳酸钠-氢氧化钠溶液、氯化镁和磷酸氢二钾-磷酸二氢钾溶液浸取六价铬，过滤，分离残渣，滤液定容至容量瓶中用原子吸收光谱仪测定六价铬；滤渣连同滤纸放回原烧杯中，加入盐酸于电热板上加热溶解单质铬，过滤，滤液定容至容量瓶中用原子吸收光谱仪测定单质铬；滤渣连同滤纸放入坩埚中，在马弗炉中灰化，冷却后加入过氧化钠和氢氧化钠，搅拌均匀放入马弗炉中，熔融后取出，放入烧杯中，用沸水浸取出全部试样，定容至容量瓶中，用硝酸酸化后于原子吸收法测定不同价态的铬含量。

本方法的具体步骤如下：

步骤一，称取0.5000g～1.0000g试样置于250mL烧杯中，加入50mL碳酸钠-氢氧化钠溶液，再加入400mg氯化镁和0.5mL磷酸氢二钾-磷酸二氢钾溶液，放入搅拌子，用聚乙烯薄膜封口后置于带有加热功能的磁力搅拌器上，常温下搅拌样品5min后，开启加热功能，边搅拌边加热至90℃～95℃，并在该温度下保持60min；

步骤二，取下烧杯，冷却至室温，用双层定量滤纸过滤，用沸水洗涤滤纸及沉淀不少于5次，滤液及洗涤液用一个新250mL烧杯收集，再用市售浓硝酸调节pH为7.5±0.5后加水定容至100mL容量瓶中摇匀，待测，此容量瓶中待测溶液中的铬含量为铬矿石冶炼渣中的六价铬含量；

步骤三，将步骤二中用沸水洗涤后的沉淀与滤纸转移至步骤一中使用的250mL烧杯中，加入20mL(1+1)盐酸，于电热板上240℃的温度下加热30min，用双层定量滤纸过滤，用沸水洗涤滤纸及沉淀不少于5次，滤液及洗涤液置于100mL容量瓶中，加水定容至刻度，待测，此容量瓶中待测溶液中的铬含量为铬矿石冶炼渣中的单质铬含量，即为0价铬含量；

步骤四，将步骤三中沸水洗涤后的沉淀与滤纸放入坩埚中，于马弗炉中700℃的温度下灰化20min，取出冷却后加入质量比为2:1的过氧化钠和氢氧化钠，搅拌均匀后放入马弗炉中，于550℃的温度下熔融30min后取出；

步骤五，将步骤四中的坩埚放入250mL烧杯中，向烧杯中加入100mL沸水用于浸取，再将烧杯置于电热板上加热，待坩埚中无残留的试样后浸取完成，用镊子夹取坩埚口，用沸水冲洗坩埚内外壁后取出坩埚，冲洗液置于烧杯中与烧杯内的浸取液混合，将烧杯置于电热板上加热浓缩至50mL，用水转移至100mL容量瓶中，加入市售浓硝酸使溶液酸化至中性后过量2mL，定容至容量瓶刻度，待测，此待测溶液中的铬的含量为铬矿石冶炼渣中的三价铬含量；

步骤六，采用原子吸收光谱仪，于357.9nm处分别测定步骤二、步骤三和步骤五中待测溶液的吸光度，分别减去随同试样的空白溶液吸光度，从工作曲线上查出试样中相应的铬浓度，采用以下公式计算出不同价态铬的含量：

式中：ω_Cr——不同价态铬的质量分数，％；

c——自工作曲线上查得试样中不同价态铬的浓度，μg/mL；

c₀——自工作曲线上查得空白试样中不同价态铬的浓度，μg/mL；

v₀——试液总体积，mL；

m——试料质量，g。

步骤七，随同试样做全程序空白试验。

所述步骤一中，碳酸钠-氢氧化钠溶液的配制方法为：称取20g氢氧化钠与30g碳酸钠溶于水中，加水定容至1L，贮存在密封聚乙烯瓶中；

磷酸氢二钾-磷酸二氢钾溶液的配制方法为：称取87.1g磷酸氢二钾和68.0g磷酸二氢钾溶于水中，加水定容至1L。

所述步骤四中，坩埚为锆坩埚或铂坩埚，加入过氧化钠的质量为2g，加入氢氧化钠的质量为1g。

所述步骤六中，工作曲线的绘制：

铬标准溶液中间液的配置：移取10mL浓度为1.00mg/mL的铬标准溶液于100mL容量瓶中，加入5mL市售浓硝酸，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL中含100μg铬；

分别移取0.50mL；1.00mL；2.00mL；4.00mL；10.00mL上述铬标准溶液中间液，分别置于五个100mL容量瓶中，向五个100mL容量瓶中分别加入2ml的市售浓硝酸，再加水稀释至刻度，得到系列铬的标准溶液，其浓度分别为0.50μg/mL；1.00μg/mL；2.00μg/mL；4.00μg/mL；10.0μg/mL；测量该系列铬的标准溶液吸光度，绘制工作曲线。

本发明的有益效果：

(1)铬是危害环境和影响人类健康的重要元素之一，不同价态的铬会产生不同的生理作用，其中六价铬的是毒性最强的价态，因此准确测定铬矿石冶炼渣中铬的价态具有重要意义，而目前还没有能够准确测定铬价态的任何文献和标准，因此本方法具有填补测定空白的重要意义。

(2)铬矿石冶炼渣中铬的主要价态为0价、三价和六价，本方法能有效的分离出三种价态的铬，并能准确测定其含量，对冶炼渣的储存处置有很好的指导作用。

(3)本发明操作简单，过程容易控制，适合批量检测。

具体实施方式

一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法，包括如下步骤：

步骤一，称取0.5000g～1.0000g试样置于250mL烧杯中，加入50mL碳酸钠-氢氧化钠溶液，再加入400mg氯化镁和0.5mL磷酸氢二钾-磷酸二氢钾溶液，放入搅拌子，用聚乙烯薄膜封口后置于带有加热功能的磁力搅拌器上，常温下搅拌样品5min后，开启加热功能，边搅拌边加热至90℃～95℃，并在该温度下保持60min；

步骤二，取下烧杯，冷却至室温，用双层定量滤纸过滤，用沸水洗涤滤纸及沉淀不少于5次，滤液及洗涤液用一个新250mL烧杯收集，再用市售浓硝酸调节pH为7.5±0.5后加水定容至100mL容量瓶中摇匀，待测，此容量瓶中待测溶液中的铬含量为铬矿石冶炼渣中的六价铬含量；

步骤三，将步骤二中用沸水洗涤后的沉淀与滤纸转移至步骤一中使用的250mL烧杯中，加入20mL(1+1)盐酸，于电热板上240℃的温度下加热30min，用双层定量滤纸过滤，用沸水洗涤滤纸及沉淀不少于5次，滤液及洗涤液置于100mL容量瓶中，加水定容至刻度，待测，此容量瓶中待测溶液中的铬含量为铬矿石冶炼渣中的单质铬含量，即为0价铬含量；

步骤四，将步骤三中沸水洗涤后的沉淀与滤纸放入坩埚中，于马弗炉中700℃的温度下灰化20min，取出冷却后加入质量比为2:1的过氧化钠和氢氧化钠，搅拌均匀后放入马弗炉中，于550℃的温度下熔融30min后取出；

步骤五，将步骤四中的坩埚放入250mL烧杯中，向烧杯中加入100mL沸水用于浸取，再将烧杯置于电热板上加热，待坩埚中无残留的试样后浸取完成，用镊子夹取坩埚口，用沸水冲洗坩埚内外壁后取出坩埚，冲洗液置于烧杯中与烧杯内的浸取液混合，将烧杯置于电热板上加热浓缩至50mL，用水转移至100mL容量瓶中，加入市售浓硝酸使溶液酸化至中性后过量2mL，定容至容量瓶刻度，待测，此待测溶液中的铬的含量为铬矿石冶炼渣中的三价铬含量；

步骤六，采用原子吸收光谱仪，于357.9nm处分别测定步骤二、步骤三和步骤五中待测溶液的吸光度，分别减去随同试样的空白溶液吸光度，从工作曲线上查出试样中相应的铬浓度，采用以下公式计算出不同价态铬的含量：

式中：ω_Cr——不同价态铬的质量分数，％；

c——自工作曲线上查得试样中不同价态铬的浓度，μg/mL；

c₀——自工作曲线上查得空白试样中不同价态铬的浓度，μg/mL；

v₀——试液总体积，mL；

m——试料质量，g。

步骤七，随同试样做全程序空白试验。

所述步骤一中，碳酸钠-氢氧化钠溶液的配制方法为：称取20g氢氧化钠与30g碳酸钠溶于水中，加水定容至1L，贮存在密封聚乙烯瓶中；

磷酸氢二钾-磷酸二氢钾溶液的配制方法为：称取87.1g磷酸氢二钾和68.0g磷酸二氢钾溶于水中，加水定容至1L。

所述步骤二中，洗涤次数不少于5次，因为洗涤是为了使浸出的六价铬与滤渣充分分离，若洗涤次数少于5次，滤渣中容易残留六价铬，使六价铬测定结果偏低，0价铬测定结果偏高。

所述步骤四中，坩埚为锆坩埚或铂坩埚，加入过氧化钠的质量为2g，加入氢氧化钠的质量为1g。

所述步骤六中，工作曲线的绘制：

铬标准溶液中间液的配置：移取10mL浓度为1.00mg/mL的铬标准溶液于100mL容量瓶中，加入5mL市售浓硝酸，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL中含100μg铬；

分别移取0.50mL；1.00mL；2.00mL；4.00mL；10.00mL上述铬标准溶液中间液，分别置于五个100mL容量瓶中，向五个100mL容量瓶中分别加入2ml的市售浓硝酸，再加水稀释至刻度，得到系列铬的标准溶液，其浓度分别为0.50μg/mL；1.00μg/mL；2.00μg/mL；4.00μg/mL；10.0μg/mL；测量该系列铬的标准溶液吸光度，绘制工作曲线。

实施例1：

平行称取6份某矿山铬矿石冶炼渣1.0000g作为试样，分别按照上述步骤进行操作，计算得到六价铬的含量分别为0.81％；0.82％；0.85％；0.84％；0.80％；0.82％，标准偏差为：2.26％；计算得到单质铬的含量分别为1.93％；1.95％；1.96％；1.92％；1.93％；1.91％，精密度为0.96％；计算得到三价铬的含量分别为0.96％；0.96％；0.94％；0.93％；0.95％；0.95％，精密度为1.23％。

实施例2：

平行称取6份某矿山铬矿石冶炼渣1.0000g作为试样，分别按照上述步骤进行操作，计算得到六价铬的含量分别为0.11％；0.12％；0.13％；0.12％；0.11％；0.12％，精密度为：6.36％；计算得到单质铬的含量分别为0.40％；0.41％；0.42％；0.41％；0.43％；0.44％，精密度为3.52％；计算得到三价铬的含量分别为5.25％；5.28％；5.20％；5.25％；5.26％；5.25％，精密度为0.50％。

实施例3：

平行称取6份某矿山铬矿石冶炼渣0.5000g作为试样，分别按照上述步骤进行操作，计算得到六价铬的含量分别为1.15％；1.12％；1.13％；1.12％；1.11％；1.12％，精密度为：1.23％；计算得到单质铬的含量分别为1.40％；1.41％；1.42％；1.41％；1.43％；1.44％，精密度为1.04％；计算得到三价铬的含量分别为0.25％；0.28％；0.26％；0.25％；0.26％；0.25％，精密度为4.53％。

实验例1：

进行空白加标试验：分别称取纯物质三氧化铬0.0180g、纯物质铬粉0.0116g和纯物质三氧化二铬0.0131g混匀作为试样，按照上述步骤进行操作，将结果换算为质量，得到六价铬的测定结果为0.0092g，0价铬的测定结果为0.0118g；三价铬的测定结果为0.0088g，换算成相应化合物的质量：三氧化铬0.0177g,铬粉0.0118g、三氧化二铬0.0129g，计算加标回收率结果分别为六价铬：98.33％，单质铬：101.7％，三价铬98.47％。

实验例2：

进行空白加标试验：分别称取纯物质三氧化铬0.0480g、纯物质铬粉0.0507g和纯物质三氧化二铬0.0662g混匀作为试样，按照上述步骤进行操作，将结果换算为质量，得到六价铬的测定结果为0.0246g，0价铬的测定结果为0.0503g；三价铬的测定结果为0.0452g，换算成相应化合物的质量：三氧化铬为0.0473g，铬粉0.0503g，三氧化二铬0.0661g，计算加标回收率结果分别为六价铬：98.56％，单质铬：99.21％，三价铬99.85％。

实验例3：

称取某矿山铬矿石冶炼渣1.0000g，作为试样，按照上述方法步骤进行操作，计算得到六价铬的含量为0.81％，单质铬的含量为1.93％，三价铬的含量为0.96％。

进行加标回收率测定：称取本实验例中某矿山铬矿石冶炼渣1.0000g，加标量为：三氧化铬0.0150g、铬粉0.0200g、三氧化二铬0.0140g(三氧化铬、铬粉、三氧化二铬均为纯物质)，按照上述方法步骤进行测定，测得六价铬的含量为1.58％，单质铬的含量为3.95％，三价铬的含量为1.94％，分别计算加标回收率，得到：六价铬含量加标回收率为98.72％，单质铬含量加标回收率为：101.0％，三价铬含量加标回收率为102.3％。

总的来说：通过上述实施例验证了该测定方法的精密度，通过上述实验例验证了该方法的准确度，并通过试验确定该方法测定六价铬含量的精密度为1.23％～6.36％，加标回收率为98.33～98.72％，单质铬含量的精密度为0.96％～3.52％，加标回收率为99.21％～101.0％，三价铬含量的精密度为0.50％～4.53％，加标回收率为98.47％～102.3％。

Claims (4)

1.一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，称取0.5000g～1.0000g试样置于250mL烧杯中，加入50mL碳酸钠-氢氧化钠溶液，再加入400mg氯化镁和0.5mL磷酸氢二钾-磷酸二氢钾溶液，放入搅拌子，用聚乙烯薄膜封口后置于带有加热功能的磁力搅拌器上，常温下搅拌样品5min后，开启加热功能，边搅拌边加热至90℃～95℃，并在该温度下保持60min；

步骤二，取下烧杯，冷却至室温，用双层定量滤纸过滤，用沸水洗涤滤纸及沉淀不少于5次，滤液及洗涤液用一个新250mL烧杯收集，再用市售浓硝酸调节pH为7.5±0.5后加水定容至100mL容量瓶中摇匀，待测，此容量瓶中待测溶液中的铬含量为铬矿石冶炼渣中的六价铬含量；

步骤三，将步骤二中用沸水洗涤后的沉淀与滤纸转移至步骤一中使用的250mL烧杯中，加入20mL(1+1)盐酸，于电热板上240℃的温度下加热30min，用双层定量滤纸过滤，用沸水洗涤滤纸及沉淀不少于5次，滤液及洗涤液置于100mL容量瓶中，加水定容至刻度，待测，此容量瓶中待测溶液中的铬含量为铬矿石冶炼渣中的单质铬含量，即为0价铬含量；

步骤四，将步骤三中沸水洗涤后的沉淀与滤纸放入坩埚中，于马弗炉中700℃的温度下灰化20min，取出冷却后加入质量比为2:1的过氧化钠和氢氧化钠，搅拌均匀后再放入马弗炉中，于550℃的温度下熔融30min后取出；

步骤五，将步骤四中的坩埚放入250mL烧杯中，向烧杯中加入100mL沸水用于浸取，再将烧杯置于电热板上加热，待坩埚中无残留的试样后浸取完成，用镊子夹取坩埚口，用沸水冲洗坩埚内外壁后取出坩埚，冲洗液置于烧杯中与烧杯内的浸取液混合，将烧杯置于电热板上加热浓缩至50mL，用水转移至100mL容量瓶中，加入市售浓硝酸使溶液酸化至中性后过量2mL，定容至容量瓶刻度，待测，此待测溶液中的铬的含量为铬矿石冶炼渣中的三价铬含量；

步骤六，采用原子吸收光谱仪，于357.9nm处分别测定步骤二、步骤三和步骤五中待测溶液的吸光度，分别减去随同试样的空白溶液吸光度，从工作曲线上查出试样中相应的铬浓度，采用以下公式计算出不同价态铬的含量：

式中：ω_Cr——不同价态铬的质量分数，％；

c——自工作曲线上查得试样中不同价态铬的浓度，μg/mL；

c₀——自工作曲线上查得空白试样中不同价态铬的浓度，μg/mL；

v₀——试液总体积，mL；

m——试料质量，g。

步骤七，随同试样做全程序空白试验。

2.根据权利要求1所述的一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法，其特征在于所述步骤一中，碳酸钠-氢氧化钠溶液的配制方法为：称取20g氢氧化钠与30g碳酸钠溶于水中，加水定容至1L，贮存在密封聚乙烯瓶中；

磷酸氢二钾-磷酸二氢钾溶液的配制方法为：称取87.1g磷酸氢二钾和68.0g磷酸二氢钾溶于水中，加水定容至1L。

3.根据权利要求1所述的一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法，其特征在于所述步骤四中，坩埚为锆坩埚或铂坩埚，加入过氧化钠的质量为2g，加入氢氧化钠的质量为1g。

4.根据权利要求1所述的一种铬矿石冶炼渣中铬的价态定量分析方法，其特征在于所述步骤六中，工作曲线的绘制：

铬标准溶液中间液的配置：移取10mL浓度为1.00mg/mL的铬标准溶液于100mL容量瓶中，加入5mL市售浓硝酸，用水稀释至刻度，混匀，此溶液1mL中含100μg铬；

分别移取0.50mL；1.00mL；2.00mL；4.00mL；10.00mL上述铬标准溶液中间液，分别置于五个100mL容量瓶中，向五个100mL容量瓶中分别加入2ml的市售浓硝酸，再加水稀释至刻度，得到系列铬的标准溶液，其浓度分别为0.50μg/mL；1.00μg/mL；2.00μg/mL；4.00μg/mL；10.0μg/mL；测量该系列铬的标准溶液吸光度，绘制工作曲线。