強(qiáng)堿分離鉻天青S光度法測(cè)定硅鐵合金中的鋁

馬增敏

(北京北方車輛集團(tuán)有限公司計(jì)量理化中心，北京 100072)

強(qiáng)堿分離鉻天青S光度法測(cè)定硅鐵合金中的鋁

馬增敏

(北京北方車輛集團(tuán)有限公司計(jì)量理化中心，北京 100072)

采用強(qiáng)堿分離鐵、釩等干擾金屬元素，在pH 5.5左右，鋁與鉻天青S形成穩(wěn)定的紫紅色配合物，在波長(zhǎng)545 nm進(jìn)行光度分析，用標(biāo)準(zhǔn)加入法定量，提高了方法的選擇性和靈敏度。用于硅鐵合金中鋁含量的測(cè)定，回收率為97.4%～101.3%，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5%～1.5%。

鋁 硅鐵 各天青S 光度法 標(biāo)準(zhǔn)加入法

硅鐵合金是以焦炭、鋼屑、石英(或硅石)為原料，用電爐冶煉制成的合金。硅和氧很容易化合成二氧化硅，而二氧化硅生成時(shí)放出大量的熱，在脫氧的同時(shí)，對(duì)提高鋼水溫度也是有利的，因此硅鐵合金常用于煉鋼時(shí)作脫氧劑。硅鐵合金還可作為合金元素加入劑，廣泛應(yīng)用于低合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中，在鐵合金生產(chǎn)及化學(xué)工業(yè)中常用作還原劑，在鑄造工業(yè)及其它工業(yè)生產(chǎn)中也有大量應(yīng)用。硅鐵合金中鋁元素主要是煉鋼的脫氧劑、去氣劑和致密劑［1］，當(dāng)前硅鐵中鋁含量流行測(cè)定法主要是EDTA容量法和鉻天青S光度法，其中EDTA容量法測(cè)定鋁時(shí)，一般采用返滴定法，但硅鐵中含量不高，消耗的滴定液較少，滴定誤差較大，過程較繁瑣;鉻天青S光度法一般先加入銅鐵試劑分離，然后再進(jìn)行銅鐵試劑分解后進(jìn)行顯色［2］，操作步驟較多;筆者采用強(qiáng)堿分離干擾離子，操作簡(jiǎn)便快捷，適用于硅鐵中鋁含量的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

硅鐵合金試樣以硝酸和氫氟酸溶解，高氯酸冒煙，將鉻、釩等氧化至高價(jià)態(tài)離子，加入氫氧化鈉溶液使鋁與鐵、釩等干擾元素分離，定容后分取部分濾液，以六次甲基四胺為緩沖溶液，在pH 5.5左右，鋁與鉻天青S生成紫紅色絡(luò)合物，用分光光度計(jì)于545 nm波長(zhǎng)處測(cè)量其吸光度進(jìn)行定量。

1.2 主要儀器與試劑

分光光度計(jì)：723型，上海精密科學(xué)儀器有限公司;

氫氟酸：分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%;

高氯酸：分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%;

氫氧化鈉：分析純;

酚酞指示劑：10 g/L(乙醇溶液);

六次甲基四胺緩沖溶液：pH 5.7。稱取40 g六次甲基四胺溶于100 mL水中，加20 mL鹽酸溶液(1+1)混勻;

鉻天青S乙醇溶液：2 g/L。以乙醇水溶液(1+1)配制;

鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.1 mg/mL。稱取1.759 g硫酸鋁鉀［KAl(SO4)2·12H2O］，溶于水，加10 mL硫酸溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%)，移入1000 mL容量瓶中，定容。使用時(shí)稀釋成2 μg/mL。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

稱取0.1000 g硅鐵合金試樣，置于鉑坩堝(或聚乙烯燒杯)中，依次加入10 mL硝酸溶液(1+1)、5 mL氫氟酸，低溫溶解，試樣溶解完全后加入10 mL高氯酸繼續(xù)加熱至冒煙，蒸發(fā)至體積約5 mL，冷卻，移至250 mL燒杯中，加水至100 mL，加熱至溶液約50℃，在攪拌下加入2 g氫氧化鈉，煮沸5 min，取下冷卻至室溫，移入250 mL容量瓶中，以水稀釋至刻度，搖勻，待沉淀完全后干過濾，得硅鐵合金試樣溶液。隨同試樣做空白試驗(yàn)。

1.3.2 顯色溶液的配制

分取硅鐵試樣溶液2 mL于100 mL量瓶中，加入1滴酚酞指示劑，用鹽酸溶液(1+5)調(diào)節(jié)至紅色消失并過量2滴，加入約50 mL水，搖勻，用移液管依次加入5 mL鉻天青S溶液、5 mL六次甲基四胺緩沖溶液，每加一種溶液后均須搖勻。放置20 min，于545 nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度。每一顯色液，取20 mL加入5滴氟化銨溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%)，退色后作為參比溶液。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

分別移取 0、2、4、6、8 mL 的 2 μg/mL 鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液于一組100 mL容量瓶中，照1.3.2顯色溶液配制方法制得系列鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，以樣品空白為參比溶液，于5 nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度。以鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

1.3.4 校正曲線

分別移取2 mL硅鐵合金試樣溶液于一組6份100 mL 容量瓶中，分別加入 0、1、2、3、4、5 mL 的 2 μg/mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，照1.3.2顯色溶液配制方法制得系列樣品溶液，以樣品空白為參比溶液，于545 nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度。以加入的鋁量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制校正曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)條件選擇

(1)氫氧化鈉的用量

分別使用1.5～2.5 g氫氧化鈉分離樣品，對(duì)測(cè)定結(jié)果無(wú)明顯影響，故實(shí)驗(yàn)采用2.0 g氫氧化鈉。

(2)顯色劑用量

分別使用3～5 mL顯色劑顯色，對(duì)測(cè)定結(jié)果無(wú)明顯影響，本實(shí)驗(yàn)選用 5 mL［3］。

(3)緩沖溶液的用量

為了控制溶液的酸度，常用的緩沖溶液有乙酸銨、乙酸鈉、六次甲基四胺等，以六次甲基四胺效果最好［1］，本實(shí)驗(yàn)選用 5 mL［3］。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線與校正曲線的繪制

標(biāo)準(zhǔn)加入法分析結(jié)果的準(zhǔn)確性直接依賴于標(biāo)準(zhǔn)溶液系列與被分析樣品組成的精確匹配，在實(shí)際分析中要找到完全與被分析樣品組成相匹配的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是不容易的，而標(biāo)準(zhǔn)加入法正好能滿足這方面的要求。標(biāo)準(zhǔn)加入法是在幾份等量的被分析試樣中分別加入 0、c1、c2、c3、c4、c5等不同量的被測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，依次在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定它們的吸光度值A(chǔ)0、A1、A2、A3、A4、A5，建立吸光度 Ai對(duì)加入量 ci的校正曲線，因?yàn)榛w組成是相同的，可以自動(dòng)補(bǔ)償樣品基體的物理干擾和化學(xué)干擾，提高測(cè)定的準(zhǔn)確度，校正曲線不通過原點(diǎn)，其截距的大小相當(dāng)于試樣中被測(cè)元素含量產(chǎn)生的響應(yīng)，因此，將校正曲線外延與橫坐標(biāo)(c)相交，原點(diǎn)至交點(diǎn)的距離即為試樣中被測(cè)元素的含量cx。

2.3 回收試驗(yàn)

對(duì)硅鐵合金標(biāo)準(zhǔn)樣品(試樣重量為1.065 5 g，其中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.04%)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定結(jié)果列于表1。采用校準(zhǔn)工作曲線法，加入鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液2 mL，測(cè)得回收率，測(cè)定結(jié)果列于表2。由表2可知，回收率為97.0%～98.0%。

表1 硅鐵合金標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果

表2 試樣測(cè)定結(jié)果

2.4 樣品測(cè)定

按1.3實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)兩個(gè)硅鐵合金樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果列于表3。由表3可知，本方法測(cè)定結(jié)果精密度良好。

表3 樣品測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)方法與GB/T 4333.4-2007相比具有簡(jiǎn)單、快速的優(yōu)點(diǎn)，測(cè)試結(jié)果具有較高的精密度和準(zhǔn)確度，能滿足日常分析工作的需要。

［1］楊學(xué)桐，等.化學(xué)分析［M］，北京：中國(guó)計(jì)量出版社.2008：110-116.

［2］GB/T 4333.4-2007硅鐵 鋁含量的測(cè)定 鉻天青S分光光度法［J］.

［3］鞍鋼鋼鐵研究所，沈陽(yáng)鋼鐵研究所.實(shí)用冶金分析-方法與基礎(chǔ)［M］.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.1990：358-361.

DETERMINATION OF ALUMINUM IN FERROSILLICON BY CHROMAZUROL'S SPECTROPHOTOMETRIC METHOD AFTER SEPERATION WITH SODIUM HIDROXIDE

Ma Zengmin
(Metrology ＆ Testing Center，NVGC，Beijing 100072，China)

After seperated from Iron and Vanadium with alkali，a stable red colored complex of Aluminium-Chromazurol S was formed in an hexamethylenetetramine buffer medium of pH 5.5.Spectrophotometric method was used to determine aluminium in ferrosilicon.The selectivity and sensitivity were enhanced by using standard addition method with the recovery of 97.4%-101.3%and RSD of the determination results of 0.5%-1.5%，respectively.

aluminum，ferrosilicon，chromazurol S，spectrophotometric method，standard addition method

2011-10-10