Способ подготовки пробы для комплексонометрического определения циркония и титана Советский патент 1992 года по МПК G01N1/28 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам разложения и последовательного комплексонометрическо- го определения циркония и титана.

Известен способ подготовки проб к анализу, включающий разложение диоксида титана в смеси сульфат аммония - серная кислота при соотношении сульфат аммония: серная кислота, равном 1:0,4, с последующим комплексонометрическим определением титана (см. авт. св. СССР № 374537, опублик. 20.03.73,. БИ № 15, аналог).

По этому способу навеску диоксида титана помещают в стакан из жаростойкого стекла, нагревают со смесью сульфата аммония и серной кислоты до полного растворения, по охлаждении содержимое стакана переводят в мерную колбу и в аликвотной части полученного раствора выполняют обратное титрование пероксидного комплекса титана раствором соли цинка в среде уротропина (рН 5,5-6,0) с индикатором ксилено- ловым оранжевым. Способ позволяет определить только титан.

Известен способ подготовки проб к анализу, включающий разложение сплава титан-цирконий-ниобий сплавлением с пиросульфатом калия, нагреванием с концентрированной серной кислотой до растворения и введением избытка сульфата аммония для удержания ниобия в растворе (см. Елинсон С.В. и Нежнова Т.Н. Комплексонометрическое определение титана и циркония в сплавах с ниобием. Заводская лаборатория, 33, 8, 927, 1967, аналог). Способ позволяет определить цирконий и титан в двух различных аликвотных частях полученного раствора обратным титрованием избытка раствора трилона Б солью висмута, среднее квадратическое отклонение результата определения титана

2 (х-х)2, п -1

w

Ё

XI

О

VJ

CJ 00

о

s

0,8 % .

Воспроизводимость определения циркония 2%.

Способ недостаточно точен и не позволяет выполнить комплексонометрическое определение циркония и титана из одной аликвотной части раствора.

Известен способ подготовки к анализу, включающий разложение сплава титан-цирконий в смеси сульфат аммония - серная кислота при ЪобУнЪшении 1:(2,7-3,7) (см. Елинсон С.в и Победина Л.И. Комплексонометрическое определение титана в сплавах. Заводская лаборато рия, 29, 2, 139, 1963, прототип). Способ позволяет определить цирконий и титан в двух различных аликвотных частях анализируемого раствора.

Способ осуществляется следующим образом. Навеску сплава помещают в жаростойкий стакан, прибавляют сульфат аммония и концентрированную серную кислоту в соотношении 1:(2,7-3,7) и нагревают до полного растворения, а затем упаривают до состояния пасты, которую водой переносят в мерную колбу. Отбирают две аликвот- ные части полученного раствора в колбы для титрования. В одну из них прибавляют 1 н. серную кислоту для создания концентрации 0,32 н. в объеме 100 мл, избыток 0,01 М раствора трилона Б, индикатор ксиленоло- вый оранжевый и титруют раствором соли висмута. Так определяют цирконий.

Другое титрование выполняют так же, но сначала добавляют раствор пероксида водорода, а затем 1 н. серную кислоту для создания концентрации 0,15-0,17 н. в объеме 100 мл. Титан определяют по разности двух титрований. Среднее квадратическое отклонение результата определения титана 0,8%. Воспроизводимость определения циркония 2%.

Способ недостаточно точен и не позволяет определить цирконий и титан из одной аликвотной части анализируемого раствора вследствие гидролиза, этот способ принят за прототип.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения циркония и титана из одной аликвотной части раствора и повышение точности.

Цель достигается следующим образом.

Навеску пробы помещают в стакан из жаростойкого стекла, прибавляют сульфат аммония и концентрированную серную кислоту в соотношении 1:(4-8) и нагревают до полного растворения. По охлаждении водой переносят в мерную колбу, в которую предварительно помещают концентрированную соляную кислоту в количестве 10-15 мл.

Из аликвотной части полученного раствора в присутствии индикатора ксиленоло- вого оранжевого титруют цирконий раствором трилона Б до расхода титранта

20-25 мл, прибавляют 180 мл воды и продолжают титрование до ослабления малиновой окраски раствора, а затем титруют более медленно до перехода окраски в лимонно- желтую.

0 В этот же раствор прибавляют пероксид водорода, выдерживают 15 мин, прибавляют раствор трилона Б, выдерживают в течение 30 мин, прибавляют уротропин до рН 4,8-5,2 при контроле на рН-метре и титруют

5 раствором соли цинка до начала изменения желтой окраски раствора в оранжевую.

Предлагаемый способ позволяет определить цирконий и титан из одной аликвотной части раствора и повысить точность

0 определения циркония и титана.

Отличия предлагаемого способа от прототипа:

массовое соотношение сульфат аммония: серная кислота составляет 1:(4-8);

5плав вводят в соляную кислоту, которую

берут в количестве 10-15 мл;

к аликвотной части анализируемого раствора предварительно добавляют раствор трилона Б в количестве 20-25 л, разбавляют

0 водой и титруют цирконий раствором трилона Б;

после определения циркония раствор нейтрализуют уротропином до рН 4,8-5,2. Применение предлагаемого способа

5 обеспечивает оперативный контроль содержания основных компонентов при получении сплавов титан-цирконий и титаната циркония, используемых в новых областях техники.

0 Оптимальность предлагаемых соотношений сульфат аммония: серная кислота показана в табл.1.

Из табл. 1 следует, что изменение соотношения в сторону увеличения, например

5 1:9, ведет к ухудшению воспроизводимости результатов определения циркония и титана в связи с затруднениями при наблюдении конечной точки титрования (к.т.т,) вследствие образования сульфатных комп0 лексов.

Изменение в сторону уменьшения ведет к недовскрытию пробы, гидролизу, занижению результатов определения циркония и искажению результатов опреде5 ления титана.

Введение плава в раствор концентрированной соляной кислоты ведет к повышению точности определения. Оптимальность предлагаемых количеств соляной кислоты показана в табл. 2.

Как следует из табл. 2, точность повышается при введении плава в 10-20 мл HCI. Работа с большими количествами соляной кислоты неудобна и требует большего количества уротропина (дефицит) для нейтрализации анализируемого раствора, в связи с этим более целесообразно применять 10-15 мл HCI.

Добавление раствора трилона Б в количестве 20-25 мл к аликвотной части анализируемого раствора позволяет повысить точность определения. Оптимальность предлагаемых количеств раствора трилона Б (20-25 мл) показана в табл. 3. Из табл. 3 следует, что при выбранных количествах введенного раствора трилона Б наблюдается высокая воспроизводимость результатов анализа при соблюдении определенного порядка введения и разбавления, эксперимент показывает, что, если сначала производить разбавление раствора, а затем введение раствора трилона Б, то воспроизводимость результатов ухудшается до S 0,2-0,3%.

При добавлении меньших количеств раствора трилона Б (15 мл) воспроизводимость результатов ухудшается до S 0,1- 0.2%.

Добавление больших количеств нецелесообразно, так как не позволяет фиксировать ослабление малиновой окраски раствора перед окончанием титрования циркония, при этом цель - повышение точности, не достигается вследствие специфики кинетического фактора (замедленное взаимодействие).

Оптимальность предлагаемого режима введения уротропина до установления рН 4,8-5,2 при титрова нии титана показана в табл. 4, при этом плав вводили в соляную кислоту, которую брали в количестве 10-15 мл, раствор трилона Б добавляли в количестве 20-25 мл. По данным РФлА продукт содержал Zr02 79,00%, ТЮ2 18,96%. Как видно из табл. 4, установление рН аммиаком или щелочью приводит к занижению результатов определения титана и цель достигается только при установлении рН 4,8- 5,2 уротропином. При установлении рН 5,2 раствор до титрования имеет розовый оттенок и это вызывает затруднение при наблюдении к.т.т. При установлении рН 4,8 результаты определения титана завышены.

Для лучшего понимания существа изобретения приведены примеры определения циркония и титана в титанате циркония.

П р и м е р 1. 0,3 г титаната циркония взвешивают с погрешностью не более 0,0002 г, помещают в стакан из жаростойкого стекла вместимостью 100 мл, прибавляют

2,5 г сульфата аммония, 4 мл концентрированной серной кислоты и, накрыв часовым стеклом, интенсивно нагревают на электроплитке до полного растворения. После охлаждения осторожно обмывают часовое стекло водой, собирая воду в стакан, перемешивают содержимое стакана стеклянной палочкой, охлаждают и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл,

0 в которую предварительно помещают 10 мл концентрированной соляной кислоты, охлаждают, доводят объем раствора до метки водой и перемешивают.

Отмеривают пипеткой 20 мл полученно5 го раствора в коническую колбу вместимостью 500 мл, прибавляют 0,5 мл 0,1%-ного раствора ксиленолового оранжевого и титруют, перемешивая раствор с помощью магнитной мешалки, 0,01 М раствором трилона

0 Б со скоростью 15-20 капель в 1 мин до расхода титранта 25 мл, прибавляют 180 мл воды и титруют до ослабления малиновой окраски раствора. Затем скорость титрования снижают до 2-3 капель в 1 мин и про5 должают титрование до перехода окраски раствора в лимонно-желтую. В этот же раствор прибавляют 3 мл пероксида водорода, выдерживают 15 мин, прибавляют 20 мл 0,05 М раствора трилона Б, выдерживают в

0 течение 30 мин, при контроле на рН-метре прибавляют уротропин до рН 4,8-5,2, Титруют 0,05 М раствором соли цинка до начала изменения лимонно-желтой окраски в оранжевую.

5 Массовое соотношение сульфат аммония: серная кислота 1:3.

Найдено, %: Zr02 78,90; ТЮ2 18,72. S 0,21-0,30%.

П р и м е р 2. Взвешивают 0,3 г титаната

0 циркония и поступают далее, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 5,5 мл концентрированной серной кислоты, 15 мл НС, 25 мл раствора трилона Б. Массовое соотноше5 ние сульфат аммония: серная кислота 1:4. Найдено, %: Zr02 78,71; ТЮ2 19,03. S 0.01- 0,02%.

П р и м е р 3. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и поступают далее, как описано в

0 примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 6,8 мл концентрированной серной кислоты, 10 мл HCI, 20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммония: серная кислота 1:5.

5 Найдено, %: Zr02 63,74; ТЮ2 35,30%. S - 0,01-0,02%.

П р и м е р 4. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и поступают далее, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 8,2 мл концентрированной серной кислоты, 15 мл HCI, 20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммония: серная кислота 1:6. Найдено, %: Zr02 59,60; ТЮ2 38,68. S 0,02- 0,03%.

П р и м е р 5. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и далее поступают, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 9,5 мл концентрированной серной кислоты, 10 мл HCI.20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммонияхерная кислота 1:7.

Найдено, %: Zr02 55,82; TiOa 42,72. S 0,02-0,03%.

П р и м е р 6. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и далее поступают, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 10,9 мл концентрированной серной кислоты, 15 мл HCI, 20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммония:серная кислота 1:8. Найдено, %: ZrO z 56,53%; Ti02 43,02. S 0,01-0,02%.

П р и м е р 7. Взвешивают 0,3 г титаната циркония и далее поступают, как описано в примере 1, за исключением того, что при разложении продукта берут 12,2 мл концентрированной серной кислоты, 10 мл HCI, 20 мл раствора трилона Б. Массовое соотношение сульфат аммония:серная кислота 1:9. Найдено, %: Zr02 56,46; TI0243,17. S 0,25- 0,21%.

Таким образом, как следует из приведенных примеров, по сравнению с прототипом предлагаемый способ более точен и позволяет выполнить определения циркония и титана из одной аликвоты.

В выбранных режимах были проанализированы образцы титаната циркония различного состава (табл. 5). Критерием

правильности анализа служило совпадение с заданным составом, который гарантировался технологией, а также проверялся РФлА.

5Результаты аттестации методики по

полученным результатам показали, что пределы допускаемого значения абсолютной суммарной погрешности результата анализа при доверительной вероятности

10 0,95 составляют для диоксида циркония ±0,15%, для диоксида титана ±0,12%, для молярного отношения диоксида циркония к содержанию диоксида титана ±0,004.

Методика определения диоксидов цир15 кония и титана из одной аликвоты с точностью 0,12-0,15% будет широко использоваться при анализе материалов новой техники.

Формула изобретения

20 Способ подготовки пробы для комплек- сонометрического определения циркония и титана, включающий разложение пробы при сплавлении ее со смесью сульфата аммония и серной кислоты, разбавление плава

25 водой и последующее комплексонометриче- ское титрование, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения возможности определения из одной аликвотной части анализируемого раствора,

30 смесь сульфата аммония и серной кислоты используют в соотношении 1:4-8, полученный плав перед разбавлением водой вводят в концентрированную соляную кислоту, разбавление водой осуществляют до кон35 центрации соляной кислоты 1,25-2,00 моль, после чего добавляют раствор трилона Б до концентрации 0,0050-0,0055 моль, разбавляют водой, дотитровывают раствором трилона Б до изменения окраски и прибавляют

40 уротропин до рН 4,8-5,2.

Таблица 1

Использование: разложение и последовательное комплексонометрическое определение циркония и титана. Сущность изобретения: пробу разлагают при сплавлении со смесью сульфата аммония и серной кислоты, приводят в контакт с концентрированной соляной кислотой, разбавляют водой до концентрации 1,25-2,00 М, добавляют раствор трилона Б до концентрации 0,0050-0,0055 М, разбавляют водой, до- тйтровывают раствором трилона Б до изменения окраски и прибавляют уротропин до рН 4,8-5,2. 5 табл.

При этом плав вводят в HCI, которую берут в количестве 10-15 мл, раствор трилона Б добавляют в количестве 20-25 мл, нейтрализацию уротропином выполняют до рН 4,8-5,2.

При этом раствор трилона Б добавляют в количестве 20-25 мл, нейтрализацию уротропином выполняют до рН 4,8-5,2,

Таблица 2

11

При этом плав вводят в HCI, которую берут в количестве 10-15 мл, нейтрализацию уротропином выполняют до рН 4,8-5,2.

1767386

12

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5