CN112485365A - 一种测定铬铁中铬质量含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种测定铬铁中铬质量含量的方法，包括：将待测试样和过氧化钠混合熔融，得到融体；将所述融体和水反应，得到反应液；将所述反应液和硫酸溶液混合，得到混合液；将所述混合液、水和硝酸银溶液混合，得到混合溶液；将所述混合溶液和过硫酸铵溶液混合加热，得到混合物；将所述混合物、水和氯化钠溶液混合加热，得到待测液；将所述待测液和磷酸混合后用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定至淡黄色，加入N‑苯代邻氨基苯甲酸指示剂，继续滴定至溶液呈亮绿色为终点；根据滴定结果计算待测试样中铬的质量含量。本发明提供的检测方法的操作简便、环保、检测结果复现性和重现性好。

Description

一种测定铬铁中铬质量含量的方法
技术领域
本发明属于钢及铁合金化学分析技术领域，尤其涉及一种测定铬铁中铬质量含量的方法。
背景技术
现有技术测定铬铁中铬质量含量时在含硫磷酸溶液中，用硝酸银催化，包括过硫酸铵氧化铬和稀盐酸还原高价锰两个阶段，总共加入了163mg锰，造成盐酸还原六价铬，检测结果的准确度和精确度较差；同时操作过程复杂，检测过程中加入了大量锰，严重污染环境和危害操作人员身体健康。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测定铬铁中铬质量含量的方法，本发明提供的检测方法的操作简便、环保、检测结果复现性和重现性好。
本发明提供了一种测定铬铁中铬质量含量的方法，包括：
将待测试样和过氧化钠混合熔融，得到融体；
将所述融体和水反应，得到反应液；
将所述反应液和第一硫酸溶液混合，得到混合液；
将所述混合液、水和硝酸银溶液混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和过硫酸铵溶液混合加热，得到混合物；
将所述混合物、水、第二硫酸溶液和氯化钠溶液混合加热，得到待测液；
将所述待测液和磷酸混合后用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定至淡黄色，加入N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，继续滴定至溶液呈亮绿色为终点；
根据滴定结果计算待测试样中铬的质量含量。
优选的，所述熔融的温度为700～730℃；所述熔融的时间为14～18分钟。
优选的，得到所述反应液的过程中待测试样和水的用量比例为(0.1～0.3)g：(200～250)mL。
优选的，所述待测试样和第二硫酸溶液的用量比例为(0.1～0.3)g：(65～75)mL。
优选的，所述混合物制备过程中的加热为加热至煮沸。
优选的，所述过硫酸铵溶液的浓度为280～320g/L。
优选的，所述氯化钠溶液的浓度为130～170g/L。
优选的，所述待测试样和磷酸的用量比例为(0.1～0.3)g：(10～20)mL。
优选的，所述N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂的制备方法包括：
将碳酸钠和N-苯基代邻位氨基苯甲酸在水中溶解后用水稀释。
优选的，所述硫酸亚铁铵标准滴定溶液的制备方法包括：
将硫酸亚铁铵溶于第三硫酸溶液后用第三硫酸溶液稀释，得到硫酸亚铁铵标准滴定溶液。
本发明提供的测定铬铁中铬质量含量的方法，在只含有硫酸的溶液中，用硝酸银催化，用过硫酸铵氧化铬，然后用氯化钠溶液还原少量高价锰，在滴定时，加入磷酸；整个检测过程，不另外加入锰，避免了对环境的污染和对操作人员健康的危害；在还原高价锰过程中，由于溶液为稀硫酸介质，溶液中的氯离子只还原高价锰，不还原六价铬，该方法操作简便，检测结果的准确度和精确度优于国标。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。实施例中，所用方法如无特别说明，均为常规方法。
本发明提供的检测方法包括过氧化钠熔融，用水浸取，用硫酸酸化，以硝酸银为催化剂，用过硫酸铵氧化，用氯化钠还原高价锰，在磷酸存在下，以N-苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定，计算铬的质量分数。
本发明检测过程中优选使用分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。
本发明提供了一种测定铬铁中铬质量含量的方法，包括：
将待测试样和过氧化钠混合熔融，得到融体；
将所述融体和水反应，得到反应液；
将所述反应液和第一硫酸溶液混合，得到混合液；
将所述混合液、水和硝酸银溶液混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和过硫酸铵溶液混合加热，得到混合物；
将所述混合物、水、第二硫酸溶液和氯化钠溶液混合加热，得到待测液；
将所述待测液和磷酸混合后用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定至淡黄色，加入N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，继续滴定至溶液呈亮绿色为终点；
根据滴定结果计算待测试样中铬的质量含量。
在本发明中，称取所述待测试样质量时优选精确至0.0001g。
在本发明中，所述待测试样和过氧化钠的质量比优选为(0.1～0.3)：(10～12)，更优选为0.2：11。
在本发明中，所述熔融的温度优选为700～730℃，更优选为705～715℃，更优选为710～730℃，最优选为710℃或720℃；所述熔融的时间优选为14～18分钟，更优选为15～16分钟。
在本发明中，所述混合熔融的方法优选包括：
将0.1～0.3g待测试样置于盛有10～12g过氧化钠(固体)的坩埚中，转动坩埚使待测试样与过氧化钠混合均匀后，再覆盖5～7g过氧化钠(固体)，置于坩埚中，盖上坩埚盖，置于马弗炉中直接升温至705～730℃，熔融14～18分钟，取出熔融产物冷至室温，得到融体。
在本发明中，所述坩埚优选为镍坩埚或瓷坩埚，所述坩埚为瓷坩埚时，升温至705～715℃，所述坩埚为镍坩埚时升温至710～730℃。
在本发明中，所述得到反应液过程中待测试样和水的用量比例优选为0.1g：(200～250)mL，更优选为0.1g：(210～240)mL，最优选为0.1g：(220～230)mL。
在本发明中，所述反应液的制备方法优选包括：
用洗瓶将坩埚盖上吸附物洗入广口烧杯中，将坩埚底部洗净置入所述广口烧杯中，向所述融体中加入水，剧烈反应停止后，得到反应液。
在本发明中，所述第一硫酸溶液和第二硫酸溶液的制备方法优选包括：
在水中加入硫酸，所述水和硫酸的体积比为1：1。
在本发明中，所述硫酸的密度优选为1.83～1.85g/ml，更优选为1.84g/ml。
在本发明中，所述待测试样和第一硫酸溶液的用量比例优选为0.1g：(65～75)mL，更优选为0.1g：(68～72)mL，最优选为0.1g：70mL。
在本发明中，所述混合液的制备优选在搅拌的条件下进行。
在本发明中，所述硝酸银溶液的浓度优选为20～30g/L，更优选为25g/L；所述硝酸银溶液中的溶剂优选为硝酸溶液，更优选为硝酸水溶液，所述硝酸和水的体积比优选为1：(90～110)，更优选为1：100；所述硝酸的密度优选为1.41g/ml～1.43g/ml，最优选为1.42g/ml。
在本发明中，制备所述混合溶液过程中待测试样、水和硝酸银溶液的用量比例优选为0.1g：(380～420)mL：(3～7)mL，更优选为0.1g：(390～410)mL：(4～6)mL，最优选为0.1g：400mL：5mL。
在本发明中，所述混合溶液的制备方法优选包括：
用水洗净坩埚，向所述混合液中加水，加入硝酸银溶液，得到混合溶液。
在本发明中，所述过硫酸铵溶液优选为过硫酸铵水溶液，所述过硫酸铵溶液的浓度优选为280～320g/L，更优选为290～310g/L，最优选为300g/L。
在本发明中，所述待测试样和过硫酸铵溶液的用量比例优选为(0.1～0.3)g：(30～40)mL，更优选为0.2g：(32～38)mL，最优选为0.2g：(34～36)mL。
在本发明中，制备所述混合物过程中的混合优选在搅拌的条件下进行，加热优选为加热至溶液冒大气泡，更优选加热至冒大气泡煮沸，所述煮沸优选为煮沸至混合物不超过350mL。
在本发明中，所述氯化钠溶液优选为氯化钠水溶液，所述氯化钠溶液的浓度优选为130～170g/L，更优选为140～160g/L，最优选为150g/L。
在本发明中，制备所述待测液过程中待测试样、水、第二硫酸溶液和氯化钠溶液的用量比例优选为(0.1～0.3)g：(380～420)mL：(15～25)mL：(10～15)mL，更优选为(0.1～0.3)g：(390～410)mL：(18～22)mL：(11～14)mL，最优选为0.2g：400mL：20mL：(12～13)mL。在本发明中，所述待测试样质量和待测液体积的比优选为(0.1～0.3)g：(300～320)mL，更优选为0.2g：310mL。
在本发明中，制备所述待测液过程中的加热优选为加热至煮沸，更优选为加热煮沸至待测液为300～320mL。在本本发明中，所述待测液的制备方法优选包括：
向所述混合物中加水，加入第二硫酸溶液，加入氯化钠溶液，加热煮沸，冷却至室温，得到待测液。
在本发明中，所述磷酸的密度优选为1.68～1.72g/mL，更优选为1.70g/mL。
在本发明中，所述N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂的浓度优选为1.8～2.2g/L，更优选为2g/L；所述N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂中的溶剂优选为水。在本发明中，所述N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂的制备方法优选包括：
将碳酸钠和N-苯基代邻位氨基苯甲酸在水中溶解后用水稀释。
在本发明中，所述碳酸钠优选为无水碳酸钠。
在本发明中，所述碳酸钠和N-苯基代邻位氨基苯甲酸的质量比优选为(0.8～1.2)：1，更优选为1：1；所述碳酸钠和水的用量比例优选为0.2g：(15～25)mL，更优选为0.2g：(18～22)mL，最优选为0.2g：20mL；所述碳酸钠的质量和用水稀释的体积比优选为0.2g：(90～110)mL，更优选为0.2g：(95～105)mL，最优选为0.2g：100mL。
在本发明中，所述硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度优选为35～45g/L，更优选为38～42g/L，最优选为40g/L；所述硫酸亚铁铵标准滴定溶液的溶剂优选为第三硫酸溶液。在本发明中，所述硫酸亚铁铵标准滴定溶液的制备方法优选包括：
将硫酸亚铁铵溶于第三硫酸溶液后用第三硫酸溶液稀释，得到硫酸亚铁铵标准滴定溶液。
在本发明中，所述第三硫酸溶液，优选为第三硫酸水溶液，所述硫酸和水的体积比优选为5：(94～96)，更优选为5：95；所述硫酸的密度与上述技术方案所述硫酸密度一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述硫酸亚铁铵和第三硫酸溶液的用量比例优选为40g：(900～1100)mL，更优选为40g：(950～1050)mL，最优选为40g：1000mL。
在本发明中，所述待测试样和磷酸的用量比例优选为(0.1～0.3)g：(10～20)mL，更优选为0.2g：15mL。在本发明中，所述N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂的滴定量优选为6～8滴。
在本发明中，优选按照下式计算待测试样中铬的质量含量：
Figure BDA0002821151680000061
式中：
T为硫酸亚铁铵标准滴定溶液对铬的滴定度，％.g/mL；
V为滴定待测试样所消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；
m为待测试样质量，g。
在本发明中，所述硫酸亚铁铵标准滴定溶液对铬的滴定度T的获得方法优选包括：
称取0.1～0.3g铬铁标准样品按上述技术方案所述的方法进行检测，或称取0.3～0.6g的基准重铬酸钾于600毫升广口烧杯中，加入40～60毫升第一硫酸溶液，加水至溶液达到300～350毫升；搅拌至基准重铬酸钾溶解完全，加入10～20毫升磷酸(2.6)，搅匀，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定至淡黄色，加入6～8滴N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，继续滴定至溶液呈亮绿色为终点。按下式计算硫酸亚铁铵标准滴定溶液对铬的滴定度T(％.g/mL)：
Figure BDA0002821151680000062
式中：
W为铬铁标准样品中的铬质量含量或基准重铬酸钾中铬的质量含量，％；
m0为铬铁标准样品或基准重铬酸钾的质量，g；
V0为滴定铬铁标准样品或基准重铬酸钾消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL。
本发明提供的检测方法适用于中碳铬铁、高碳铬铁及氮化铬铁中质量含量大于45％的铬含量的测定。本发明提供的测定铬铁中铬质量含量的方法，在只含有硫酸的溶液中，用硝酸银催化，用过硫酸铵氧化铬，然后用氯化钠溶液还原少量高价锰，在滴定时，加入磷酸；整个检测过程，不另外加入锰，避免了对环境的污染和对操作人员健康的危害；在还原高价锰过程中，由于溶液为稀硫酸介质，溶液中的氯离子只还原高价锰，不还原六价铬，该检测方法操作简便，检测结果的准确度和精确度优于国标。
本发明以下实施例中所用原料均为市售商品。
实施例
按照下述方法检测待试样中铬的质量含量：
称取0.20g待测试样，精确至0.0001g。
将待测试样置于预先盛有11g过氧化钠(固体)的50毫升镍坩埚中，转动镍坩埚使待测试样与过氧化钠混合均匀后，再覆盖6g过氧化钠(固体)，盖上镍坩埚盖，置于马弗炉中升温至720℃开始计时，熔融14～18分钟，取出冷至室温，得到融体。
将镍坩埚和镍坩埚盖置入600mL广口烧杯中，加入250毫升水，剧烈反应停止后，加入70毫升第一硫酸溶液，搅拌浸取完全，用水洗净镍坩埚和镍坩埚盖，加水至溶液约400毫升，加入5.0毫升硝酸银溶液，加入35毫升过硫酸铵溶液，搅拌均匀，加热至溶液冒大气泡，煮沸至溶液不超过350毫升，加水至溶液为360毫升，加入20毫升第二硫酸溶液，加入13毫升氯化钠溶液，加热煮沸至溶液为310毫升，冷至室温，得到待测液。
向所述待测液中加入15毫升磷酸(1.70g/ml)，搅匀，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定至淡黄色，加入6～8滴N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，继续滴定至溶液呈亮绿色为终点。
按下式进行计算
Figure BDA0002821151680000071
式中：
T为硫酸亚铁铵标准滴定溶液对铬的滴定度，％.g/mL；
V为滴定待测试样所消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；
m为待测试样质量，g。
第一硫酸溶液为硫酸和水体积比为1：1的硫酸水溶液，第二硫酸溶液为硫酸和水的体积比为1：1的硫酸水溶液，第三硫酸溶液为硫酸和水的体积比为5：95的硫酸水溶液。
硫酸的密度为1.84g/ml；
硝酸银溶液的浓度为25g/L，溶剂为硝酸水溶液，硝酸(密度为1.42g/ml)和水的体积比为1：100；
过硫酸铵(水)溶液的浓度为300g/L；
氯化钠(水)溶液的浓度为150g/L。
N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂(2g/L)的制备方法为：
称取0.2g无水碳酸钠和0.2g N-苯基代邻位氨基苯甲酸置于300mL烧杯中，加20mL水加热溶解，用水稀释至100mL，摇匀。
硫酸亚铁铵标准滴定溶液的制备方法为：
在天平上精确称取40.0g硫酸亚铁铵，溶于第三硫酸溶液后，并用第三硫酸溶液稀释至1000mL，充分摇匀。
硫酸亚铁铵标准滴定溶液对铬的滴定度T的计算方法为：
称取0.2g铬铁标准样品按上述方法进行检测滴定，按下式计算硫酸亚铁铵标准滴定溶液对铬的滴定度T(％.g/mL)：
Figure BDA0002821151680000081
式中：
W为标准样品中的铬质量含量，％；
m0为标准样品质量，g；
V0为滴定标准样品消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL。
表3为本发明实施例检测的样品和检测结果：
表3本发明实施例的检测样品及检测结果(进行两次检测)
标准样品编号 标准样品名称 Cr％标准值 Cr％(检测值) 国标允许差
实施例1 GSB(2011-5) 高碳铬铁 69.53 69.70、69.61 0.50
实施例2 GSB03-2203-2008 中碳铬铁 63.31 63.21、63.33 0.50
实施例3 GBW(E)010257 高碳铬铁 56.16 56.21、56.25 0.50
实施例4 YSBC28622-2010 高碳铬铁 55.77 55.82、55.79 0.50
实施例5 BH0310-3 高碳铬铁 58.37 58.40、58.30 0.50
实施例6 GSB03-1315-2000 高碳铬铁 69.80 69.75、69.90 0.50
实施例7 GBW(E)010415 氮化铬铁 58.83 58.88、58.95 0.50
实施例8 GSB03-2196-2008 高氮铬铁 62.57 62.45、62.64. 0.50
表3中使用本发明实施例提供的测定高碳铬铁、中碳铬铁和氮化铬铁中铬质量含量方法，检测一些标准样品中铬质量含量结果与相应标准值之差小于国标相应允许差，说明本发明提供的检测高碳铬铁、中碳铬铁和氮化铬铁中铬质量含量的方法检测结果准确可靠。
本发明提供的测定铬铁中铬质量含量的方法，在只含有硫酸的溶液中，用硝酸银催化，用过硫酸铵氧化铬，然后用氯化钠溶液还原少量高价锰，在滴定时，加入磷酸；整个检测过程，不另外加入锰，避免了对环境的污染和对操作人员健康的危害；在还原高价锰过程中，由于溶液为稀硫酸介质，溶液中的氯离子只还原高价锰，不还原六价铬，该检测方法操作简便，检测结果的准确度和精确度优于国标。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测定铬铁中铬质量含量的方法，包括：
将待测试样和过氧化钠混合熔融，得到融体；
将所述融体和水反应，得到反应液；
将所述反应液和第一硫酸溶液混合，得到混合液；
将所述混合液、水和硝酸银溶液混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和过硫酸铵溶液混合加热，得到混合物；
将所述混合物、水、第二硫酸溶液和氯化钠溶液混合加热，得到待测液；
将所述待测液和磷酸混合后用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定至淡黄色，加入N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂，继续滴定至溶液呈亮绿色为终点；
根据滴定结果计算待测试样中铬的质量含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融的温度为700～730℃；所述熔融的时间为14～18分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到所述反应液的过程中待测试样和水的用量比例为(0.1～0.3)g：(200～250)mL。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测试样和第一硫酸溶液的用量比例为(0.1～0.3)g：(65～75)mL。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合物制备过程中的加热为加热至煮沸。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过硫酸铵溶液的浓度为280～320g/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化钠溶液的浓度为130～170g/L。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测试样和磷酸的用量比例为(0.1～0.3)g：(10～20)mL。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N-苯代邻氨基苯甲酸指示剂的制备方法包括：
将碳酸钠和N-苯基代邻位氨基苯甲酸在水中溶解后用水稀释。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸亚铁铵标准滴定溶液的制备方法包括：
将硫酸亚铁铵溶于第三硫酸溶液后用第三硫酸溶液稀释，得到硫酸亚铁铵标准滴定溶液。
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