Способ определения сурьмы и мышьяка в ферровольфраме и ферромолибдене Российский патент 2019 года по МПК G01N33/20 

Описание патента на изобретение RU2684730C1

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения сурьмы и мышьяка в ферровольфраме и ферромолибдене методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой.

В ферровольфраме и ферромолибдене, являющимися одними из важнейших легирующих компонентов при производстве специальных марок инструментальных, конструкционных и быстрорежущих сталей, строго регламентируется содержание примесных элементов, в том числе сурьмы и мышьяка, что делает необходимым совместное определение указанных элементов.

Известен метод определения содержания мышьяка в ферровольфраме, включающий сплавление пробы при температуре 700-800°С с перекисью натрия, выщелачивания плава при нагревании с серной кислотой (1:1), предварительное восстановление железа в растворе сернокислым или солянокислым гидроксиламином, осаждение из полученного раствора мышьяка смесью сернокислой меди и тиоацетамида, растворение полученного осадка смесью соляной и азотной кислот при нагревании, добавление в раствор молибденовокислого аммония с образованием мышьяково-молибденовой гетерополикислоты, восстановление полученного соединения гидразином в сернокислой или хлорнокислой среде, либо аскорбиновой кислотой в хлорнокислой среде и определение содержания мышьяка спектрофотометрическим методом (ГОСТ Р ИСО 14638.15-84. Ферровольфрам. Метод определения мышьяка).

Известен метод определения содержания сурьмы в ферровольфраме, включающий разложение пробы при нагревании смесью фтористоводородной, азотной и серной кислот, при соотношении 1:1:2 соответственно, восстановление железа солянокислым гидроксиламином при кипячении, отделение сурьмы от мешающих элементов осаждением в виде сульфида тиоацетамидом в солянокислом растворе в присутствии винной кислоты с использованием в качестве коллектора сульфида ртути, растворение осадка смесью фтористоводородной, азотной и серной кислоты добавление к раствору, содержащему сурьму, растворов мочевины, бриллиантового зеленого, толуола и измерение на спектрофотометре оптической плотности толуольного экстракта (ГОСТ Р ИСО и 14638.12-84 Ферровольфрам. Метод определения сурьмы).

Недостатками способов являются продолжительность и трудоемкость из-за необходимости предварительного многоступенчатого отделения сурьмы и мышьяка от основных компонентов проб и невозможность одновременного определения содержания аналитов в анализируемых материалах.

Известен способ определения мышьяка, кадмия, селена и теллура в техногенном сырье, включающий разложение пробы в смеси хлороводородной и азотной кислот, добавление в раствор соли сорбента-осадителя: железа, лантана и магния, для совместного осаждения микропримесей на соответствующих гидроксидах при значениях рН 3-4, 12, 10, соответственно; отфильтровывание полученного осадка, содержащего мышьяк, кадмий, селен и теллур, растворение осадка в кислоте и одновременное определение указанных элементов из раствора методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2013, т. 79, №8, с. 3-6).

Недостатком способа при использовании его для определения содержания мышьяка в ферровольфраме и ферромолибдене является недостаточно высокая точность, обусловленная прямым наложением на аналитические спектральные линии мышьяка и сурьмы линий мешающих элементов (железа, вольфрама, молибдена), частично перешедших в раствор.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является принятый за прототип, способ определения сурьмы и мышьяка в стали и чугуне, включающий разложение анализируемой пробы смесью кислот при нагревании с последовательным добавлением концентрированных фтороводородной, хлороводородной и азотной кислот при объемном соотношении 15:10:5, соответственно, устранение мешающего влияния соединений никеля, железа и хрома путем добавления к полученному раствору гидроокиси щелочного металла до достижения рН 6-7 и ацетата щелочного металла до рН 5-6, отделение от осадка фильтрованием раствора, содержащего сурьму и мышьяк, и измерение в нем на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой интенсивности излучения сурьмы при длине волны 206,836 нм, а мышьяка при длине волны 193,696 нм. При этом качестве соединения щелочного металла используют гидроокись натрия или калия и ацетат натрия или калия (патент РФ №2613311, МПК G01N 33/20, опубл. 15.03.2017).

Недостатком способа при использовании его для определения содержания мышьяка и сурьмы в ферровольфраме и ферромолибдене является недостаточно высокая точность, обусловленная неполным осаждением из анализируемого раствора макроколичеств вольфрама и молибдена в виде труднорастворимых соединений состава Na2WF8, Na2MoF8, что приводит к спектральным наложениям на линии мышьяка и сурьмы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности совместного определения сурьмы и мышьяка в ферровольфраме и ферромолибдене, достигаемое за счет исключения спектрального влияния железа, вольфрама, молибдена на аналитический сигнал определяемых элементов.

Указанный результат достигается тем, что в способе определения сурьмы и мышьяка в ферровольфраме и ферромолибдене, включающем разложение анализируемой пробы при нагревании смесью концентрированных фтороводородной, хлороводородой и азотной кислот, устранение мешающего влияния элементов путем их осаждения, отделение раствора фильтрацией и проведение измерений интенсивности излучения на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, согласно изобретению для разложения пробы массой 1 г используют 25 см смеси концентрированных фтороводородной, хлороводородой и азотной кислот, взятых в объемном соотношении 5:15:5, соответственно, а устранение мешающего влияния соединений вольфрама, молибдена и железа проводят путем добавления к раствору, полученному при разложении пробы, 75-80 см3 уксусной кислоты и 20-32 см раствора ацетата свинца, взятого в мольном соотношении Pb2+/W6+(Mo6+)≥1,1, соответственно, с последующим добавлением гидроокиси щелочного металла до достижения значений рН 4,4-4,6.

При использовании для разложения пробы ферровольфрама или ферромолибдена смеси фтороводородной, хлороводородной и азотной кислот, взятых в объемном соотношении 5:15:5, сурьма и мышьяк полностью переходят в раствор вместе с матричными элементами - железом, вольфрамом, молибденом. Изменение соотношения кислот не приводит к полному извлечению определяемых элементов в раствор, что приводит к занижению результатов измерений.

Проведение устранения мешающего влияния соединений вольфрама, молибдена и железа добавлением к полученному раствору 75-80 см3 уксусной кислоты и 20-32 см раствора ацетата свинца, взятого в мольном соотношении

с последующим добавлением гидроокиси щелочного металла до достижения значений рН 4,4-4,6, обеспечивает полный перевод матричных элементов в осадок.

Изменение предложенного количества фтороводородной, уксусной кислот в процессе осаждения железа, вольфрама и молибдена ацетататом свинца приведет к потере из анализируемого раствора мышьяка и сурьмы из-за процесса их соосаждения на осадках «Na3FeF6-PbWO4», «Na3FeF6-PbMoO4» соответственно.

При добавлении гидроокиси щелочного металла до рН<4,4 происходит только частичное осаждение вольфрама и молибдена, а дальнейшее увеличение значений рН>4,6 приводит к частичному осаждению мышьяка и сурьмы из анализируемого раствора, что искажает результаты определения содержания анализируемых элементов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой: мышьяка при длине волны 189,042 нм, а сурьмы - при длине волны 206,836 нм.

Эмиссионные спектры растворов стандартных образцов ферровольфрама и ферромолибдена содержащих мышьяк, сурьму, вольфрам, молибден, железо, приведены на фиг. 1, где:

1 - Спектр стандартных растворов с концентрацией: As, Sb - 1.0 мг/дм3; Fe, Mo, W - 100 мг/дм3.

2 - Спектр раствора пробы стандартного образца ферровольфрама/ферромолибдена, полученного разложением в кислотах (HF:HCl:HNO3=5:15:5 см3).

3 - Спектр раствора пробы стандартного образца ферровольфрама/ферромолибдена, полученного разложением в кислотах (HF:HCl:HNO3=5:15:5 см3) и осаждением мешающих элементов с помощью NaOH и CH3COONa.

4 - Спектр раствора пробы стандартного образца ферровольфрама/ферромолибдена, полученного разложением в кислотах (HF:HCl:HNO3=5:15:5 см3) и осаждением мешающих элементов с помощью Pb(СН3СОО)2 и NaOH в присутствии СН3СООН.

Заявленный способ определения сурьмы и мышьяка прошел испытания в лабораторных условиях на государственных стандартных образцах ферровольфрама и ферромолибдена.

Пример 1

Навеску ферровольфрама массой 1 г помещали в термостойкие фторопластовые стаканы, добавляли 20 см смеси концентрированных кислот «царская водка» (объемное соотношение HCl:HNO3 3:1) и 5 см3 фтороводородной кислоты (40 мас.%). Нагревали на электроплите до начала кипения раствора (T=75°С), затем порциями, при постоянном перемешивании, добавляли 75 см3 СН3СООН (95 мас.%) и 20 см3 раствора Pb(СН3СОО)2 с концентрацией свинца 45 г/дм3, необходимом для создания мольного избытка осадителя. По индикаторной бумаге (рН=4,3-5,6) доводили рН до значения 4,6, приливая порциями, при постоянном перемешивании 2 М раствор NaOH. Выпавший осадок выдерживали в течение 10 минут при температуре кипения раствора, отфильтровывали через фильтр «белая лента» и промывали разбавленной хлороводородной кислотой (1:1), затем дистиллированной водой. Полученные таким образом осадки отбрасывали. Фильтрат переносили в мерную колбу из полипропилена объемом 250 см3, разбавляли дистиллированной водой до метки и перемешивали. Полученные растворы анализировали на мышьяк и сурьму с использованием атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2100 DV PerkinElmer при длинах волн 189,042 нм и 206,836 нм, соответственно.

Пример 2

Навеску ферромолибдена массой 1 г помещали в термостойкие фторопластовые стаканы, добавляли 20 см3 смеси концентрированных кислот «царская водка» и 5 см фтороводородной кислоты (40% мас). Нагревали на электроплите до начала кипения раствора (T=75°С), затем порциями, при постоянном перемешивании, добавляли 80 см3 СН3СООН (95 мас.%) и 32 см3 раствора Pb(СН3СОО)2 с концентрацией 45 г/дм3, необходимом для создания мольного избытка осадителя. Далее по условиям примера 1.

Результаты опытов по прототипу и согласно изобретению приведены в таблице.

Основными преимуществами предлагаемого способа перед другими являются высокая точность, простота, экспрессность определения, малая себестоимость и доступность реактивов.

Похожие патенты RU2684730C1

название год авторы номер документа
Способ определения сурьмы и мышьяка в стали и чугуне 2015
  • Майорова Анна Владимировна
  • Белозерова Анастасия Анатольевна
  • Печищева Надежда Викторовна
  • Шуняев Константин Юрьевич
RU2613311C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ОКСИДЕ СКАНДИЯ 1994
  • Глинская И.В.
  • Малютина Т.М.
  • Мискарьянц В.Г.
RU2091791C1
Способ количественного определения алюминия, ванадия, вольфрама, железа, кадмия, кобальта, магния, марганца, меди, никеля, свинца, стронция, титана, хрома, цинка в атмосферном воздухе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой 2016
  • Зайцева Нина Владимировна
  • Уланова Татьяна Сергеевна
  • Вейхман Галина Ахметовна
  • Стенно Елена Вячеславовна
  • Гилева Ольга Владимировна
  • Недошитова Анна Владимировна
  • Баканина Марина Александровна
RU2627854C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕНИЯ В МОЛИБДЕНСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛАХ МЕТОДОМ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ 2011
  • Евдокимова Ольга Викторовна
  • Печищева Надежда Викторовна
  • Шуняев Константин Юрьевич
  • Стасик Анна Александровна
RU2465585C1
СПОСОБ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕГКОЛЕТУЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ В РАЗЛИЧНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ 2010
  • Карпов Юрий Александрович
  • Ширяева Ольга Алексеевна
  • Иванникова Наталья Витальевна
  • Дальнова Ольга Александровна
  • Орлов Владимир Владимирович
  • Алексеева Татьяна Юрьевна
  • Дмитриева Анна Петровна
RU2436071C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ 2021
  • Кузьмин Сергей Владимирович
  • Федорова Наталия Евгеньевна
  • Егорова Марина Валентиновна
  • Родионов Александр Сергеевич
RU2756458C1
Способ измерений массовых концентраций мышьяка, кадмия, свинца, ртути в мясных и мясосодержащих продуктах методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой 2020
  • Уланова Татьяна Сергеевна
  • Зайцева Нина Владимировна
  • Стенно Елена Вячеславовна
  • Вейхман Галина Ахметовна
  • Недошитова Анна Владимировна
  • Волкова Марина Валерьевна
  • Николаева Алена Евгеньевна
RU2738166C1
Способ определения примесей в каменном и буром угле и торфе 2015
  • Глинская Ирина Валентиновна
  • Теселкина Анна Эдуардовна
  • Подгородецкий Геннадий Станиславович
RU2611382C1
Маркер для текучей среды, способ маркирования текучей среды и способ идентификации текучей среды 2019
  • Федоренко Виталий Юрьевич
RU2724879C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КАДМИЯ, СВИНЦА, МЫШЬЯКА, ХРОМА, НИКЕЛЯ, МЕДИ, ЦИНКА, МАРГАНЦА, ВАНАДИЯ, СТРОНЦИЯ, СЕЛЕНА, ТАЛЛИЯ В КРОВИ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ 2015
  • Зайцева Нина Владимировна
  • Уланова Татьяна Сергеевна
  • Вейхман Галина Ахметовна
  • Стенно Елена Вячеславовна
  • Гилева Ольга Владимировна
  • Недошитова Анна Владимировна
  • Баканина Марина Александровна
RU2585369C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 684 730 C1

Реферат патента 2019 года Способ определения сурьмы и мышьяка в ферровольфраме и ферромолибдене

Изобретение относится к аналитической химии при использовании метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Способ включает разложение анализируемой пробы при нагревании смесью концентрированных фтороводородной, хлороводородой и азотной кислот, взятых в объемном соотношении 5:15:5 соответственно, устранение мешающего влияния соединений вольфрама, молибдена и железа путем добавления к раствору, полученному при разложении пробы, 75-80 см3 уксусной кислоты и раствора ацетата свинца, взятого в мольном соотношении Pb2+/W6+(Mo6+)>1,l, соответственно, с последующим добавлением гидроокиси щелочного металла до достижения рН=4,4-4,6, отделение раствора фильтрацией и определение содержания мышьяка в отфильтрованном растворе методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой при длине волны 189,042 нм, а сурьмы - при длине волны 206,836 нм. Достигается повышение точности анализа. 1 пр., 1 табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 684 730 C1

Способ определения сурьмы и мышьяка в ферровольфраме и ферромолибдене, включающий разложение анализируемой пробы при нагревании смесью концентрированных фтороводородной, хлороводородой и азотной кислот, устранение мешающего влияния элементов путем их осаждения, отделение раствора фильтрацией и проведение измерений интенсивности излучения на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, отличающийся тем, что для разложения пробы массой 1 г используют 25 см3 смеси концентрированных фтороводородной, хлороводородой и азотной кислот, взятых в объемном соотношении 5:15:5 соответственно, а устранение мешающего влияния соединений вольфрама, молибдена и железа проводят путем добавления к раствору, полученному при разложении пробы, 75-80 см3 уксусной кислоты и 20-32 см3 раствора ацетата свинца, взятого в мольном соотношении Pb2+/W6+(Мо6+)≥1,1, соответственно, с последующим добавлением гидроокиси щелочного металла до достижения рН=4,4-4,6.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2684730C1

Способ определения сурьмы и мышьяка в стали и чугуне 2015
  • Майорова Анна Владимировна
  • Белозерова Анастасия Анатольевна
  • Печищева Надежда Викторовна
  • Шуняев Константин Юрьевич
RU2613311C1
Способ определения сурьмы 1985
  • Долгорев Анатолий Васильевич
  • Борцова Ольга Павловна
  • Лисиенко Нина Федоровна
  • Муштакова Светлана Петровна
SU1270696A1
SU 1401774 A1, 07.06.1988
Экстракционно-фотометрический способОпРЕдЕлЕНия СуРьМы B бРОНзАХ 1979
  • Казлаускас Роландас Миколович
  • Тауткус Стасис Антанович
  • Нарушкявичюс Леонас Ромуальдович
  • Казлаускене Людмила Гавриловна
SU833491A1
Способ определения мышьяка 1985
  • Корж Виктория Петровна
SU1332224A1
RU 2003970 C1, 30.11.1993
JP 63263454 A, 31.10.1988.

RU 2 684 730 C1

Авторы

Майорова Анна Владимировна

Белозерова Анастасия Анатольевна

Шуняев Константин Юрьевич

Даты

2019-04-12Публикация

2018-03-23Подача