磷酸浸漬黏土磚中五氧化二磷含量測定方法的改進(jìn)

夏晶

（中冶武漢冶金建筑研究院有限公司，武漢430081）

磷酸浸漬黏土磚中五氧化二磷含量測定方法的改進(jìn)

夏晶

（中冶武漢冶金建筑研究院有限公司，武漢430081）

研究了磷鉬酸銨容量法測定磷酸浸漬黏土磚中五氧化二磷含量的方法，對國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行了改進(jìn)，討論了不同實驗條件對實驗結(jié)果的影響，并進(jìn)行了精密度和準(zhǔn)確度實驗。結(jié)果準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好，證明方法可靠。

磷酸浸漬黏土磚；鉬酸銨容量法；五氧化二磷；改進(jìn)

0 前言

磷酸浸漬黏土磚具有較好的抗堿侵蝕性，且價格不高，是高爐中重要的耐火材料［1］。五氧化二磷是磷酸浸漬黏土磚中的重要成分，對磷酸浸漬黏土磚的性能影響重大。目前，對磷含量的檢測方法主要采用分光光度法、光譜法和磷鉬酸銨容量法［2－4］。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定磷酸浸漬黏土磚中五氧化二磷含量按GB/T 6730.20—1986方法進(jìn)行測定。標(biāo)準(zhǔn)中所用的熔樣方法復(fù)雜，耗時長，不易于控制，實驗對標(biāo)準(zhǔn)中的方法進(jìn)行了改進(jìn)，在保證分析準(zhǔn)確度與精密度的前提下，加快了分析進(jìn)度，提高了分析效率［5］。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

試樣用硝酸、高氯酸、氫氟酸分解并去除二氧化硅，殘渣用混合熔劑熔融，用稀硝酸浸取。在含有適當(dāng)硝酸和硝酸銨的條件下，加入鉬酸銨使產(chǎn)生磷鉬酸銨沉淀。此沉淀溶于過量的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液中，過量的氫氧化鈉用硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，借此測定五氧化二磷的含量。

1.2 主要試劑

沉淀劑（鉬酸銨溶液）：稱取40g結(jié)晶鉬酸銨溶于320mL溫水和80mL氨水中，冷卻，在攪拌下分?jǐn)?shù)次加入600mL硝酸（1＋1）中，加蒸餾水至1 000mL，定容。轉(zhuǎn)入棕色試劑瓶并置于暗處，避光避熱保存。

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1mol/L）：配制與標(biāo)定按GB/T 6730.20—1986執(zhí)行。

硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1mol/L）：配制與標(biāo)定按GB/T 6730.20—1986執(zhí)行。

混合熔劑：無水碳酸鈉∶無水碳酸鉀∶硼酸＝1∶1∶1。

酚酞溶液：溶解0.5g酚酞于90mL乙醇中，用蒸餾水稀釋至100mL，混勻。

1.3 實驗方法

稱取0.100 0g試樣置于鉑坩堝中，加入5mL硝酸，10mL氫氟酸，10mL高氯酸于電熱板上加熱至冒濃白煙5min，取下，再加入5mL硝酸，5mL氫氟酸繼續(xù)加熱至冒濃白煙并蒸干，取下，將坩堝置于600℃高溫爐中灼燒30min，取出冷卻，加入3g混合熔劑，置于800℃高溫爐中，升溫至1 000～1 100℃熔融，待試樣完全熔融時取出，用少量稀硝酸浸取于250mL燒杯中，冷卻至室溫。用氨水調(diào)節(jié)溶液至中性，加蒸餾水將溶液體積控制在90mL，加入10mL濃硝酸。將溶液加熱至70℃，加入3g硝酸銨攪拌至溶解。將溶液置于電爐上加熱至沸騰，加入50mL沉淀劑，邊加熱邊攪拌，煮沸2min。將溶液置于電熱板上保溫30min，取下冷卻，并靜置2h。將沉淀用鋪有一定厚度紙漿的漏斗進(jìn)行減壓過濾，用硝酸（2%）洗滌2～3次，用水洗滌沉淀，直到所得濾液（約20mL）加1滴酚酞指示液和1滴氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液呈紅色為止。將沉淀和濾液一起移入原燒杯中，加入100mL蒸餾水，加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，邊加邊攪拌至沉淀完全溶解，再過量5～10mL，加入4滴酚酞指示劑，用硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至紅色消失即為終點。

2 結(jié)果與討論

實驗條件選擇的樣品均為以黏土磚標(biāo)準(zhǔn)樣品為載體，配入不同量的五氧化二磷，加工成不同含量五氧化二磷的模擬樣品，進(jìn)行五氧化二磷的加標(biāo)回收實驗。

2.1 高氯酸用量對測定結(jié)果的影響

對含有五氧化二磷（10.65%）的模擬樣品分別加入不同用量的高氯酸，進(jìn)行加標(biāo)回收實驗，實驗結(jié)果見表1。結(jié)果表明，高氯酸用量在10mL以上時，可以得到滿意的加標(biāo)回收率。

高氯酸的沸點為203℃，可蒸發(fā)趕走其它低沸點酸，且殘渣加入易溶解。若高氯酸加入過少，剛冒濃白煙不久，試樣很容易蒸干，低沸點酸揮發(fā)不完全；若高氯酸加入太多，蒸干時間太長，延長了實驗時間，降低了實驗效率。實驗選擇加入10mL高氯酸。

表1 高氯酸用量對五氧化二磷回收率的影響Table 1 Effect of perchlorate volume on recovery rate of phosphorus pentoxide

2.2 沉淀劑用量對測定結(jié)果的影響

對含有五氧化二磷（8.76%）的模擬樣品分別加入不同用量的沉淀劑，進(jìn)行加標(biāo)回收實驗，結(jié)果見表2。結(jié)果表明，沉淀劑加入量在50mL以上即可沉淀完全。

磷鉬酸銨沉淀具有顆粒小，易穿濾的特點，若沉淀劑加入過少，則沉淀不完全，加標(biāo)回收率低；若沉淀劑加入太多，則過濾時間長，且易發(fā)生穿濾，過程不易控制，導(dǎo)致加標(biāo)回收率低。實驗選擇加入50mL沉淀劑。

表2 沉淀劑用量對五氧化二磷回收率的影響Table 2 Effect of precipitation agent volume on recovery rate of phosphorus pentoxide

2.3 第1次氫氟酸用量對測定結(jié)果的影響

對含有五氧化二磷（9.45%）的模擬樣品分別第1次加入不同量氫氟酸，進(jìn)行加標(biāo)回收實驗，實驗結(jié)果見表3。結(jié)果表明，第1次氫氟酸加入量在10mL以上可得到滿意的加標(biāo)回收率。

實驗中二氧化硅的含量對實驗結(jié)果影響較大。若第1次氫氟酸加入量過少，則殘留的二氧化硅過多，導(dǎo)致實驗結(jié)果失真；若第1次氫氟酸用量過大，則蒸干時間太長，導(dǎo)致實驗時間延長，實驗效率低下。實驗選擇第1次氫氟酸加入10mL。

表3 第1次氫氟酸用量對五氧化二磷回收率的影響Table 3 Effect of hydrofluoric acid volume on recovery rate of phosphorus pentoxide

2.4 沉淀時酸的濃度對測定結(jié)果的影響

對含有五氧化二磷（8.96%）的模擬樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率實驗，在沉淀前加入不同量的硝酸，使溶液有不同的酸濃度，實驗結(jié)果見表4。結(jié)果表明，沉淀時硝酸濃度控制在10%～15%時沉淀完全，加標(biāo)回收率高。酸濃度過高或過低，即沉淀前加入過多或過少硝酸，都會使沉淀不完全，導(dǎo)致加標(biāo)回收率偏低。實驗選擇硝酸濃度為10%，即沉淀前在90mL溶液中加入10mL硝酸。

表4 沉淀酸度對五氧化二磷回收率的影響Table 4 Effect of precipitation acidity on recovery rate of phosphorus pentoxide

2.5 沉淀反應(yīng)煮沸時間對測定結(jié)果的影響

對含有五氧化二磷（9.13%）的模擬樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實驗，沉淀反應(yīng)分別煮沸不同時間，測定結(jié)果見表5。結(jié)果表明，沉淀反應(yīng)煮沸時間控制在1～2min能得到高的加標(biāo)回收率。若沉淀反應(yīng)煮沸時間太短，沉淀不完全，導(dǎo)致加標(biāo)回收率低；若沉淀反應(yīng)時間太長，沉淀成分會發(fā)生變化，也會導(dǎo)致加標(biāo)回收率降低。實驗選擇沉淀反應(yīng)煮沸時間為2min。

表5 沉淀反應(yīng)煮沸時間對五氧化二磷回收率的影響Table 5 Effect of boiling time of precipitation reaction on recovery rate of phosphorus pentoxide

2.6 方法的精密度實驗

為了考察實驗的精密度，對同一磷酸浸漬黏土磚樣品進(jìn)行了10次重復(fù)性實驗，其結(jié)果見表6。

表6 精密度實驗結(jié)果Table 6 Precision tests of the method（n＝10） /%

由表6結(jié)果可知，方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.12%，說明方法的測定結(jié)果有較好的重現(xiàn)性，本方法有較好的精密度。

2.7 方法準(zhǔn)確度實驗

為了考察本方法的準(zhǔn)確度，將不同的磷酸浸漬黏土磚樣品用本方法和國標(biāo)法分別進(jìn)行了測定，其結(jié)果見表7。由表7結(jié)果可知，用本方法和國標(biāo)法測得的結(jié)果十分吻合，絕對差值在0.01%～0.04%，符合“GB 15063—2001”規(guī)定的不同實驗室測定結(jié)果的絕對差值不大于0.30%的要求，說明本方法有較高的準(zhǔn)確度。

表7 準(zhǔn)確度實驗結(jié)果Table 7 Accuracy tests of the method/%

3 結(jié)論

實驗測得磷酸浸漬黏土磚中五氧化二磷的含量有較高的準(zhǔn)確度和精密度，與國標(biāo)法相比，能縮短實驗時間，使整個實驗過程簡單、受控，能降低成本，大大提高實驗效率。

［1］宋木森.磷酸浸漬高爐用黏土磚的研制與使用研究［J］.鋼鐵研究（Research on Iron and Steel），1985（3）：101-102.

［2］巖石礦物編寫組 .巖石礦物分析：第一分冊［M］.北京地質(zhì)出版社，1991.

［3］申貴雋，魏婷，趙婷 .手機(jī)數(shù)碼比色法測定土壤中總磷含量［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2014，4（3）：26-30.

［4］張園，江正濤，劉海波 .多譜擬合（MSF）-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-OES）測定鉬精礦中的磷［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)（Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry），2014，4（4）：32-36.

［5］林木森 .對磷鉬酸銨容量法的改進(jìn)［J］.化學(xué)世界（Chemical World），1995（11）：608-609.

Improvement of Determination Method of Phosphorus Pentoxide in Phosphoric Acid Impregnated Clay Brick

XIA Jing
（Wuhan Metallurgical Construction Co.Ltd.of MCC Group，Wuhan，Hubei 430081，China）

An ammonium phosphomolybdate volumetric method for determination of phosphorus pentoxide in phosphoric acid impregnated clay brick was developed.The proposed method was improved by the national standard method.Effects of experimental conditions on determination results were discussed，and accuracy and precision tests of the method were also studied.The results indicated that the method was reliable and the obtained results were stable with good reproducibility.

phosphoric acid impregnated clay brick；ammonium phosphomolybdate volumetric method；phosphorus pentoxide；improvement

O655.2

：A

：2095-1035（2015）02-0050-03

2015-01-16

：2015-02-28

夏晶，女，工程師，主要從事耐火材料化學(xué)分析研究。E-mail：635727426＠qq.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.011