Способ определения ванадия (У) Советский патент 1992 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам экстракционно-фотометрического определения ванадия, и может быть использовано при анализе ванадийсодержащих объектов, в том числе материалов порошковой металлургии титана.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ экстракционно-фотометрическогоопределения ванадия (V), включающий перевод его в растворе в ионный ассоциат (ИА)с 3,5-динитропирокатехином (ДНП) и бриллиантовым зеленым (БЗ), экстракцию и последующее фотометрирование ИА в экстракте. ИА экстрагируют четыреххлористым углеродом из 0.025 М раствора серной кислоты в виде VO(OH)- ( (. Мешают определению ванадия титан, молибден, вольфрам, ЭДТА и роданидионы.

Известный способ имеет следующие недостатки. Чувствительность определения ванадия (V) не очень высока, молярный коэффициент поглощения ИА в экстракте при 630 нм равен 1,7105. Кроме того, экстракцию ИА проводят в узком интервале кислотности (рН 1,3 5,1), несоблюдение которого приводит к маловоспроизводимым результатам анализа. Прямолинейность зависимости оптической плотности экстрактов ИА от концентрации ванадия соблюдается в узком интервале 0,005 - 0,3 мкг/мл V(y).

Целью изобретения является повышение чувствительности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что при способе экстракционно-фотометрического определения ванадия (V), включающем его перевод в ионный ассоциат с электроотрицательным лигандом и основным красителем, экстракцию ассоциата органическим растворителем и последующее фотрметрирование экстракта, в качестве электроотрицательного лиганда, основного красителя и растворителя используют соответственно роданид-ионы, бистриметинцианин А (БЦА) и смесь {4:1) толуола с циклогексанолом. Ионный ассоциат ванадия (V) экстрагируют из водного раствора с рМ 1.4 - 2.7 и фотометрируют в виде (OH)NcS)4f. {где R - катион БЦА). Краситель бистриметинцианин А имеет формулу . CHj

сн-сн сн2CHjSo;

сн-сни является ангулярным изомером цианиковрго красителя с двумя сопряженными хромофорами.

Максимальная чувствительность определения ванадия {V) достигается в следующих условиях: общая кислотность водного р аствора рН 1,4-2,7. равновесная концентрация роданид-иона и красителя БЦА соответственно равна 0,5 - 1.0 и(1 - 1,3)10 М. В оптимальных условиях образования и экстракции НА ванадия {V) молярный коэффициент поглощения при извлечении смесью (4:1) толуола с циклогексанолом равен 3,15-10 при 575 нм, Нижний предел определения ванадия 0,0008 мкг/мл. При испо/1ьзовэнии других экстрагентов (бензола ecu, хлфоформа, спиртов, кетонов), а также их смесей чувствительность определения ванадия уменьшается.

Сопоставительная оценка чувствительности для известных и предлагаемого способов п:рмведена Е табл.1.

Равновесная экстракция ИА ванадия (V) устанавливается за 1 - 1,5 мин. Окраска экстрактов устойчива в течение 4 - 5 ч. Светопоглощение окрашенных экстрактов подчиняется закону Бера в диапазоне концентраций ванадия {V) 0,004 - 0,9 мкг/мл. Определению предложенным способом не мешаюд щелочные, щелочноземельные металлы, бор, алюминий, кадмий, никель, свинец, железо (II). медь, марганец.

Из анионов не мешают определению хлориды, бромиды, сульфаты, фосфаты, нитраты и ацетаты.

Примеров градуированные пробирки с притертыми пробками вводят 1,02 мкг ванадия (V) (0.2 мл Ю лраствора NHWOa), 0,5 мл 5 М раствора NH4SCN, 0,5 мл 0,1 М раствора НС1,2,8 мл дистиллированной воды и 1,0 мл М раствора красителя БЦА.

Серию таких растворов экстрагируют 5 мл смеси толуола с циклогексанолом (при разных их объемных отношениях) в течение 1 мин. Экстракты отделяют, центрифугируют и измеряют оптическую плотность А при 575

нм на спектрофотометре СФ-46 в кюветах с ,1 см относительно экстракта контрольного опыта (без ванадия). Из значений А рассчитывают величины молярных коэффициентов поглощения.

Данные представлены в табл.2, из которой следует, что чувствительность-определения ванадия (V) по предложенному способу максимальна при обьемном соотношении толуола с циклогексанолом 4:1. При

других соотношениях этих органических растворителей чувствительность метода уменьшается за смет уменьшения значений оптических плотностей экстрактов ИА.

Л р им е р 2. В градуированные пробирки с притертыми пробками вводят 1.02 мкг ванадия (V) (0,2мл 10 0,5 мм раствора NH4V03).M раствора роданида аммония, 0.5 мл 0.1 М раствора HGI, 1,0 мл. М раствора красителя БЦА и дистиллированную

воду до общего объема водного раствора 5 мл, рН полученного раствора 2. Раствор экстрагируют смесью (4:1) толуола с циклогексаном в течение 1 мин. .Экстракты отделяют и далее определение ведут аналогично примеру 1 .Такие же опыты проводят с добавлением менее и более концентрированных растворов НС1 для создания различных рН, значение которых контролируют с помощью рН-метра (в ячейке для микроизмерений).

Данные представлены в табл.3, из которой следует, что чувствительность определения ванадия (V) по предложенному способу максимальна при кислотности водного раствора в интервале 1,4 - 2.7. Вне

этого интервала рН чувствительность метода уменьшается за счет уменьшения значений оптических плотностей экстрактов.

Пример 3. В градуированные пробиркис притертыми пробками вводят 1,02 мкг ванадия {V) 0,2 мл 10 раствора МН4МОз). разные количества 5 М раствора роданида аммония, 0,5 мл 0,1 М раствора HCI 1,0 мл 510 М раствора красителя БЦА и дистиллированную воду до общего объема 5 мл. Приливают 5 мл смеси (4:1) толуола с циклогексанолом и экстрагируют в течение 1 мин. Экстракты отделяют и определение ведут аналогично примеру 1. Данные представлена в табл.4, из которой следует, Что чувствительность оаределёния ванадия по предложенному способу максимальна при равновесной концентрации роданида аммония 0,5-1,0 М ,Лри другой концентрации роданида аммония чувствительность определения ванадия (V) уменьшается. П р и м ё р 4. В г радуированные пробирки с притертыми пробками вводят 1,02 Мкг ванадия (V) (0,2 мл 10 М раствора NH/iNOa). OiS мл 5М раствора роданида аммония, 0,5 Mii 0,1 раствора НС1,0 разные количества 5-10м раствора красителя БЦА и дистиллированную воду до общего объёма 5 мл. Приливают 5 мл смеси (4:1) толуола с циклогексаноломиэксРЭгируют втечение 1 мин. .Экстракты отделяют и далее определение .ведут аналогично примеру 1. Данные представлены в табл.5, из которой следует, что чувствительность определения ванадия по предложенному способу максимальна при равновесной концентрации красителя БЦА в водном растворе (1,01,3). При другой концентрации красителя чувствительность определения ванадия уменьшается. Для экспериментальной проверки способа проведено определение ванадия (V)в растворе его чистых солей и в металлическом титане. При м а р 5. Определение ванадия в растворах его чистьгх солей. В градуированные пробирки с притертыми пробками вводят 0,51 МКГ ванадия (0,1 млЮ М NH/jNOa), Oj5 мл 5IVI раствора роданида аммрния, 0,5 мл 0,1 М/раствора HCI, 1,0 мл 5 -ГО М раствора красителя БЦА и Дистиллированную воду до общего объема 5 мл. Приливают 5 мл смеси (4:1) толуола с циклогексанолом и экстрагируют в течение 1 мин. Органическую фазу отделяют, центрифугируют и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре СФ-46 при 575 нм относительно экстракта контрольного опыта (без ванадия). Количество ванадия определяют по градуировочному графику, построенному аналогично с помощью стандартных растворов Ванадия (V) в диапазоне его концентрации 0,004 - 0,9 мкг/мл. Полученные данные представлены в табл.6. П р и м е р 6. Определение ванадия в металлическом титане (титановых порошках, губчатом титане). Навеску (0,1 г) металлического титана растворяют в 10 мл серной кислоты (1:4) с добавлением нескольких капель азотной кислоты, раствор упаривают до появления паров ЗОз и разбавляют до 20 мл дистиллированной водой. Прибавляют по каплям 5М раствора NaOH до рН 8-9. Раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 50 мл (фильтр - белая лента), осадок на фильтре промывают несколько раз водой, с добавлением 1 М раствора HCI нейтрализуют раствор до рН 7 и разбавляют водой до 50 мл. Отбирают 1 мл анализируемого раствора в градуированные пробирки с притертыми пробками, вводят 0,2 мл 1 %-ного раствора фторида аммония, 0,5 мл 5 М раствора роданида аммония, 0,5 мл 0,1 М раствора HCI, 1,0 мл 510 М раствора красителя БЦА и 1,7 мл дистиллированной воды. Приливают5 мл смеси (4:1) толуола с циклогексанолом и. экстрагируют в течение 1 мин. Далее анализ проводят, как описано в примере 5 Результаты анализа, полученные методами градуировочного трафика введено- найде но, представлены в табл.7. Использование предлагаемого способа экстракционно- фотометрического определения ванадия(V)обеспечивает увеличение чувствительности определения, что позволяет анализировать относительно небольшие навески (0,05 - 0,1) объектов на содержание ванадия. Кроме того, интервал кислотности раствора при экстракции шире, что упрощает анализ. Способ успешно может быть использован в заводских, научноисследовательских лабораториях при анализе сложных по составу объектов, содержащих следовые количества ванадия. Относительная погрешность определения ванадия не превышает ±3-4%. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я Способ определения ванадия (V), включающий перевод его в иоНный ассоциат с электроотрицательным лигандом И: основным красителем в среде соляной кислоты, экстракцию органическим растворителем и последующее фoтoмetpиpoвaниe, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности анализа, в качестве электроотрицательного лиганда используют роданид-ионь|, основного красителя бистриметинцианин А с концентрацией в анализируемом растворе соответственно 0,5- 1,0 и (1,0- 1,3)-10 М, перевод осуществляют в среде соляной кислоты при рН 1,4 - 2.7, а в качестве растворителя применяют

Таблица 1 смесь толуола с циклогексанолом при их объемном соотношении 4:1.

Изобретение относится к способам экс- тракционно-фотрметрического определения ванадия V и может быть использовано при анализе ванадийсодержащих объектов. Цель изобретения - повышение чувствительности анализа. Сущность предлагаемого способа заключается в переводе ванадия (Y) е ионный ассоциат с роданид-ионами и основным красителем- бистриметинци - анином Ас концентрацией их в анализиоу- емом растворе 0.5 - 1.0 и

П Риме ч а н и е. Равновесная концентрация роданида аммония О.В М, БЦА 1 Ю М, t,Q2.MKr-ванадия(/).-... ;;,.,. :: . ;-: ; -л- .;,; :..::;..;...:-;;;. - ; ; ;

П р и м е ч а ни е: Равновесная концентрация БЦА t 10 М, рН 2, 1,02 мкг ванадия (

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

П р и м е ч а н и е: Равновесная концентрация роданида аммония 0,5 М, рН 2, 1,02 мкг ванадия (V).

Таблица 5

Табл и ца 6

Таблица