CN110470518A - 一种针对萃取法湿法磷酸净化生产中有机中间产品的样品处理方法 - Google Patents

一种针对萃取法湿法磷酸净化生产中有机中间产品的样品处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种针对萃取法湿法磷酸净化生产中有机中间产品的样品处理方法。该方法是一种分析样品前处理方法，核心理念是根据反萃法原理，用分析用水将待测元素反萃到水相中，去除有机物，测定水相中元素含量来代替原有机中间样品中该元素含量，消除有机物对测定的干扰，提高数据准确度，且不需要昂贵仪器、检测成本低、操作简便。

Description

一种针对萃取法湿法磷酸净化生产中有机中间产品的样品处 理方法
技术领域
本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种针对萃取法湿法磷酸净化生产中有机中间产品的样品处理方法，适用于采用有机溶剂萃取湿法磷酸净化生产的各个过程中产生的有机中间样品的分析前处理。
背景技术
工业湿法磷酸由于生产工艺的原因不可避免会含有大量杂质例如钙、镁、铁、铝、氟以及硫酸根等，如要得到纯度较高的磷酸(如工业湿法净化磷酸、食品级磷酸等)仅仅靠化学法净化很难达到，因此常常采用有机物溶剂萃取法以得到高纯度的磷酸。有机溶剂萃取湿法磷酸净化生产需要经过萃取、洗涤、反萃等过程，经过萃取反应后多数杂质进入萃余相，萃取相中含有10％-30％P2O5和极少量杂质，萃取相中杂质含量达mg/ml级别，常规国家标准和行业标准分析方法已不再适用，目前我国对净化磷酸有机相中杂质分析的研究较少。而准确分析每个过程有机中间产品中的各种指标，对后续工艺指标控制如脱硫剂碳酸钡加入量和考察溶剂对钙镁铁铝等杂质选择性等有重要指导意义，但大量有机溶剂对大部分指标的测定有较大的干扰，例如对于萃取相、洗涤有机相和反萃有机相样品来说，样品中的硫酸根含量决定后续脱硫工序的设计以及脱硫剂的消耗。磷酸样品中硫酸根含量的测定通常用硫酸钡重量法或分光光度法，这两种方法的基本原理均是在盐酸介质中，试样中的硫酸根与加入的氯化钡形成硫酸钡沉淀，对生成的硫酸钡沉淀采取烘干称重计算或对形成的硫酸钡浑浊物在一定波长下用分光光度法测定其浑浊度来计算磷酸样品中的硫酸根含量。对于萃取相、洗涤有机相和反萃有机相样品，测定时样品中的有机物会导致硫酸根与氯化钡形成硫酸钡的化学方程式反应不彻底而影响分析结果，其次大量有机物的存在还会影响折射率而导致分析结果不准确，因此，不能用普通硫酸钡重量法或分光光度法测定该类样品中的硫酸根。若采用本发明提供的样品处理方法在分析前对样品进行处理则可消除这些影响，可准确测定其中硫酸根含量，指导后续工艺和预估脱硫剂消耗。
发明内容
本发明解决的技术问题是针对萃取法湿法磷酸净化生产中有机中间产品的准确分析检测提供一种样品处理方法，去除有机中间产品中大量有机物，消除大量有机物对大部分元素分析检测带来的巨大干扰，从而提高样品元素分析检测的准确度。
有鉴于此，本发明提供了一种针对萃取法湿法磷酸净化生产中有机中间产品的样品处理方法，包括以下步骤：
步骤1，根据待测元素含量的高低准确称取8～21g有机中间样品，置于100ml玻璃烧杯中；放入一颗中号搅拌子，按比例(样品质量：水量＝(0.8～3)g：1ml)加入分析用水，置于磁力搅拌器上，以1000～1300r/min的转速继续搅拌4～6min；
步骤2，搅拌完毕后，取下玻璃烧杯，将搅拌后的溶液转移至层析柱中静置，使溶液水相和有机相分离直至两相体积稳定为止，静置时间约为4～10min；
步骤3，通过转动层析柱下部的玻璃活塞将层析柱下部的水相放至容器中，将上部的有机物从层析柱上部管口倒出至原玻璃烧杯中；重新取等量分析用水分3～4次洗涤层析柱，洗液均从层析柱上部倒回装有有机物的原烧杯中；将烧杯放置在磁力搅拌器上，以1000～1300r/min的转速继续搅拌4～6min；
重复步骤2，待溶液水相和有机相分离直至两相体积稳定后根据步骤三分出水相至放水相的容器，倒出有机相至原烧杯，如此反复操作3～5次，将样品中待测元素全部反萃至水相中；
步骤4，根据《工业湿法净化磷酸》中所述的分析方法检测水相中的待测元素，根据方法中所述计算公式计算样品中待测元素的含量。
1、步骤1所述的样品称样质量多少应根据待测元素含量的高低和选择的分析方法来综合确定；
2、步骤1所述的加入分析用水量与样品称样质量有关：若样品称样质量在15～21g之间，则样品质量(g)与分析用水量(ml)的比例为(2g～3g):1ml(例如称样质量为18g，样品质量与分析用水量的比例为3:1则加入的分析用水量可为6ml)；若样品称样质量在8～15g之间，则样品质量(g)与分析用水量(ml)的比例为(0.8g～1.2g):1ml(例如称样质量为9g，样品质量与分析用水量的比例为1:1则加入的分析用水量可为9ml)；
3、步骤1所述搅拌速度的选择应使样品与分析用水能均匀混合又不能造成飞溅为原则，否则会影响分析结果的准确度，经试验以1000～1300r/min的转速为最佳；
4、步骤2所述溶液水相和有机相分离直至两相体积稳定为止的检验方法为：转动层析柱下部的玻璃活塞，将层析柱中下部的水相全部放出至盛水相溶液的容器中，使层析柱玻璃活塞以上全是有机相，静置1～2分钟观察有无水相析出，若有水相析出则说明两相体积不稳定，需要继续静置，若无水相出现，则说明两相已经稳定，再进行后续操作；
5、步骤3所述将上部有机物从层析柱上部管口倒出是为了：避免有机相从下部放出会有部分残留在玻璃活塞下部，由于有机物粘度大不易清洗而污染后续的水相溶液；
6、步骤3所述重新取等量分析用水分3～4次洗涤层析柱，洗液均从层析柱上部倒回装有机物的原烧杯中，是为了将附着在层析柱上的样品回收洗涤，减少操作过程中的样品损失，从而提高分析准确度。
7、步骤4所述根据分析方法检测水相中的待测元素应根据待测元素含量高低和不同的分析方法决定是否需要对水相进行稀释后再测定；这也对步骤3所述盛放水相的容器选择有影响，一般来说，为了保证分析的准确度应尽量避免多个容器接触分析样品和多次转移，因此应综合考虑盛放水相的容器，可以是烧杯，或是容量瓶等；
8、本发明反复操作次数应在3～5次，若是次数太少会导致待测元素没有被完全反萃至水相中而导致分析结果不准确，次数过多会存在浪费时间和造成水相被加入的大量分析用水稀释而影响分析测定等问题；
9、本发明的有益效果是，本发明根据反萃法原理用分析用水将待测元素反萃到水相中，分离出有机相，测定水相中元素含量来代替有机中间样品中该元素含量。本发明提供的样品处理方法可有效排除大量有机物对元素检测的干扰，提高数据准确度，且不需要昂贵仪器、检测成本低、操作简便；本发明提供的样品处理方法适用于采用有机溶剂萃取湿法磷酸净化生产的各个过程有机中间样品的分析前处理。
具体实施方式
下面将结合本发明实施案例，根据不同检测项目对本发明实施案例中的技术方案进行清楚完整的描述，包括对有机中间样品中五氧化二磷、铁、硫酸根等的分析检测样品前处理进行详细描述。所描述的实施案例仅仅是本发明一部分实施案例，而不是全部。
以下是具体实施案例，详细阐述本发明的具体方案。
实施例1
有机中间样品(萃取相)中五氧化二磷的样品处理及测定。
1.分析器具仪器与试剂
梅特勒ME204E电子天平、CJ78-1型电磁力搅拌器、层析柱、100ml烧杯、中号搅拌子；实验室分析用水；250ml容量瓶；
2.利用本发明提供的样品处理方法按下列步骤在分析前进行样品处理并检测五氧化二磷含量：
步骤1，称取萃取相样品质量约9g(精确至±0.0002g)，置于100ml玻璃烧杯中；放入一颗中号搅拌子，加入9ml的分析用水，置于磁力搅拌器上，以1250r/min的转速搅拌5min。
步骤2，时间到后取下玻璃烧杯，将搅拌好的溶液转移至层析柱中静置使溶液水相和有机相分离直至两相体积稳定为止，静置时间约为5min。
步骤3，通过转动层析柱下部的玻璃活塞将层析柱下部的水相放至一个干净的250ml容量瓶中，将上部的有机物从层析柱上部管口倒出至原玻璃烧杯中；重新取等量分析用水分3次洗涤层析柱，每次用水量为3ml，洗液均从层析柱上部倒回装有机物的原烧杯中；将烧杯放置在磁力搅拌器上，以与第一次操作相同的转速继续搅拌5min。重复步骤2，待溶液水相和有机相分离直至两相体积稳定后根据步骤三分出水相至同一250ml容量瓶中，倒出有机相至原烧杯，如此反复操作4次；
步骤4，将收集有水相的250ml容量瓶用分析用水稀释、定容、摇匀后吸取10ml溶液，按《工业湿法净化磷酸》中喹钼柠酮重量法测定五氧化二磷含量，带入方法中计算公式计算样品中五氧化二磷含量。得测定数据见表1：
表1
实施例2
有机中间样品(反萃有机相)中铁的样品处理及测定
1.分析器具仪器除将250ml容量瓶换成100ml容量瓶外其余同实施案例1；
2.利用本发明提供的样品处理方法按本发明步骤在分析前进行样品处理：称取反萃有机相样品质量约15g(精确至±0.0002g)，分析用水量为6ml，使用100ml容量瓶装分离出的水相，其余步骤同实施案例1。直接按《工业用化工产品铁含量测定的通用方法》从加入氨水或盐酸调节试样pH开始测定铁含量，检测得分析数据见表2：
实施案3
有机中间样品(萃取相)中硫酸根的样品处理及测定
1.分析器具仪器和步骤除将250ml容量瓶换成50ml容量瓶用来装分离出的水相外,其余均同实施案例1；
2.将分离出的水相定容摇匀后，用移液管吸取5ml到50ml容量瓶，按《工业湿法磷酸净化磷酸》中硫酸盐含量的测定方法即分光光度法测定硫酸根含量，检测的分析数据见表3；
表3
从上述各实施案例可以看出，按照本发明提供样品处理方法对样品进行处理后对元素的测定具有较高的准确度和重现性以及具有较低的检出限；有效消除了有机物对元素测定的干扰，使此类样品均可用各种普通的检测方法测定。上述实施案例仅仅是本发明应用的一部分而不是全部，比如利用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP法)测定磷酸样品中的钙镁铁铝铅铬等金属离子时，有机中间样品由于含有大量有机物，会对仪器及其配件造成严重影响甚至损坏，必须采用有机进样系统检测，不能用ICP水溶液系统直接测定有机中间样品中金属杂质含量，而本发明提供的样品处理方法则可以很好的解决这个问题，使此类样品可用ICP水溶液进样系统进行测定而不用特意配置有机进样系统。

Claims (5)

1.一种针对萃取法湿法磷酸净化生产中有机中间产品的样品处理方法，其特征在于，操作步骤如下：
步骤1，根据待测元素含量的高低准确称取8～21g有机中间样品，置于100ml玻璃烧杯中；放入一颗中号搅拌子，按比例即，样品质量：水量＝(0.8～3)g：1ml加入分析用水，置于磁力搅拌器上，以1000～1300r/min的转速搅拌4～6min；
步骤2，搅拌完毕后，取下玻璃烧杯，将搅拌后的溶液转移至层析柱中静置，使溶液水相和有机相分离直至两相体积稳定为止，静置时间约为4～10min；
步骤3，通过转动层析柱下部的玻璃活塞将层析柱下部的水相放至容器中，将上部的有机物从层析柱上部管口倒出至原玻璃烧杯中；重新取等量分析用水分3～4次洗涤层析柱，洗液均从层析柱上部倒回装有有机物的原烧杯中；将烧杯放置在磁力搅拌器上，以1000～1300r/min的转速继续搅拌4～6min；
重复步骤2，待溶液水相和有机相分离直至两相体积稳定后根据步骤三分出水相至放水相的容器，倒出有机相至原烧杯，如此反复操作3～5次，将样品中待测元素全部反萃至水相中；
步骤4，根据《工业湿法净化磷酸》中所述的分析方法检测水相中的待测元素，根据方法中所述计算公式计算样品中待测元素的含量。
2.根据权利要求1所述的样品处理方法，其特征在于，步骤1所述的样品称样质量多少应根据待测元素含量的高低和选择的分析方法来综合确定。
3.根据权利要求1所述的样品处理方法，其特征在于，步骤1所述的加入分析用水量与样品称样质量有关：若样品称样质量在15～21g之间，则样品质量(g)与分析用水量(ml)的比例为(2g～3g):1ml；若样品称样质量在8～15g之间，则样品质量(g)与分析用水量(ml)的比例为(0.8g～1.2g):1ml。
4.根据权利要求1所述的样品处理方法，其特征在于，步骤1所述搅拌速度的选择应使样品与分析用水能均匀混合又不能造成飞溅为原则，以1000～1300r/min的转速为最佳。
5.根据权利要求1所述的样品处理方法，其特征在于，步骤2所述溶液水相和有机相分离直至两相体积稳定为止的检验方法为：转动层析柱下部的玻璃活塞，将层析柱中下部的水相全部放出至盛水相溶液的容器中，使层析柱玻璃活塞以上全是有机相，静置1～2分钟观察有无水相析出，若有水相析出则说明两相体积不稳定，需要继续静置，若无水相出现，则说明两相已经稳定，再进行后续操作。
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