Способ потенциометрического определения ванадия Советский патент 1977 года по МПК G01N27/46 C01G31/00 

1

Изобретение относится к области аналитической химии ванадия и может найти применение в анализе металлургических продуктов, шлаков, а также руд, минералов и химических реактивов, содержащих металлический, двухвалентный, трехвалентный и четырехвалентный ванадий порознь и при совместном присутствии.

Известен способ определения металлического, двухвалентного, трехвалентного, четырехвалентного ванадия, включающий в себя следующие стадии: переведение образца в раствор нагреванием с серной кислотой; окисление нерастворивщегося остатка азотной кислотой; кипячение раствора до удаления окислов азота с последующим упариванием до появления паров серной кислоты; растворение солей в горячей воде; охлаждение раствора и разбавление водой; добавление концентрированной фосфорной кислоты; введение раствора перманганата калия для окисления ванадия в пятивалентный; добавление раствора нитрита натрия для восстановления избытка перманганата калия; введение мочевины для маскирования избытка нитрита натрия; добавление серной кислоты; некомпенсационное потенциометрическое титрование нятивалентного ванадия с парой электродов: платиновый - серебряный солью закисного железа по схеме: V(V)(IV).

Этот способ, обеспечивая достаточную точность определения ванадия, и длителен из-за трудоемкой предварительной подготовки ванадийсодержащих образцов к апализу; продолжительность анализа 3-4 ч.

Наиболее близким к описываемому изобретению но технической сущности и достигаемому результату является способ потенциометрического определения пятивалентного и четырехвалентного ванадия, заключающийся в восстановлении соли пятивалентного ванадии в четырехвалентное состояние сернистым газом в среде серной кислоты при нагревании, удалении избытка сернистого газа нронуеканием через раствор углекислого газа, добавлении рассчитанного количества фосфорной кислоты (концентрация фосфорной кислоты в топке эквивалентности должна быть не ниже 9Л) и титровании V (IV) 0,1 н. раствором соли Мора с нотенциометрической индикацией конечной точки титрования (КТТ) по компенсационной схеме с парой электродов платиновый - насыщенный каломельный.

Этот способ разработан на модельных растворах (в качестве исходного используется раствор ванадата аммония в сернокислой среде), и нет практических рекомендаций для анализа производствеиных образцов, например, сталей и сплавов, неокисленных ванадиевых конверторных шлаков, в которых ванадий

находится соответственно в металлическом и трехвалентном состоянии и т. д.

Для того, чтобы нрименить известный снособ к таким объектам, их надо сначала перевести в раствор, после чего окислить ванадий до пятивалентного, затем восстановить его до четырехвалентного и только после этого титровать раствором восстановителя. Такая схема анализа, включаюпдая трехстадийную предварительную химическую подготовку, является нерациональной, сложной и длительной.

Целью изобретения является упрощение и сокращение времени анализа.

Это достигается описываемым способом потенциометрического определения ванадия, включающим переведение ванадия в четырехвалентное состояние обработкой ванадийсодержащих образцов смесью перекиси водорода и концентрированной фосфорной кислоты.

Отличительным признаком способа является использование приема - перевода ванадия в четырехвалентное состояние перекисью водорода в среде концентрированной фосфорной кислоты при нагревании.

Необходимость введения избытка перекиси водорода объясняется тем, что:

а)перекись водорода расходуется не только на окисление ванадия, но и других элементов, например железа, сопутствующего ванадию в производственных образцах;

б)часть перекиси водорода разрущается при нагревании (при кипячении перекись водорода разрушается в течение 2-3 мин).

Количество перекиси водорода, необходимой для полного окисления ванадия, сокращается, если сначала растворить образец в фосфорной кислоте при нагревании (время растворения 5-10 мин) и затем добавить 2-3 мл перекиси водорода.

Для окисления можно применять как разбавленную, так и концентрированную перекись водорода. Предпочтительнее использовать концентрированную (33%-ную) перекись водорода, так как при использовании разбавленных растворов концентрация фосфорной кислоты при потенциометрическом титровании четырехвалентного ванадия может оказаться меньще 6М. Это приведет к тому, что четырехвалентный ванадий не будет восстанавливаться до трехвалентного солью закисного железа. Поэтому потребуется часть воды, внесенной с перекисью водорода, удалить выпариванием, что увеличит время проведения анализа.

25-30 мл фосфорной кислоты является достаточным как для растворения навески 10- 100 мг вападийсодержащего образца, так и для заверщения анализа путем титрования V (IV) раствором соли закисного железа, восстановительная способность которого в присутствии концентрированной фосфорной кислоты резко увеличивается.

Титрование в среде фосфорной кислоты проводят 0,02 н. раствором соли Мора на пекомпенсационной потенциометрической установке или рН-метре типа ЛПМ-60М и рП 121 до

отклонения стрелки прибора с применением биметаллической системы платина-вольфрам. П)и титровании при условии хорошего перемешивания положение стрелки изменяется мало, и момент окончания титрования хорошо заметен. Потенциал быстро принимает равновесное значение.

Изучено мешающее влияние элементов на потепциометрическое определение ванадия

титрованием раствором соли закисного железа после переведения его в четырехвалентное состояние перекисью водорода в присутствии концентрированной фосфорной кислоты. Определению не мешают: хром, никель, кобальт,

железо, вольфрам, титан, сурьма, алюминий, олово, цинк, магний, медь, висмут, марганец, церий. Мешают определению: молибден, серебро. Таким образом, способ является избирательным, так как мешающие определению молибден и серебро редко входят в состав производственных ванадийсодержащих образцов. Метод пригоден для определения ванадия в широком диапазоне концентраций от 0,1 до 100%.

Пример 1. Павеску, содержащую 1-20мг ванадия, растворяют при нагревании в 25- 30 мл фосфорной кислоты, после чего добавляют в горячий раствор 1-2 мл перекиси водорода, после чего кипятят раствор до полного разрушения избытка перекиси водорода. Раствор охлаждают, переводят в мерную колбу и доводят до метки раствором фосфорной кислоты. В случае малого содержания ванадия титруют всю навеску. Перемешивание

раствора проводят с помощью электромагнитной мешалки. Титрование проводят на микробюретке емкостью 1-2 мл или полумикробюретке емкостью 5-10 мл на некомпенсационной потенциометрической установке с биметаллической парой электродов платина-вольфрам до резкого отклонения стрелки гальванометра. В качестве титранта исиользуют 0,02 и. раствор соли Мора. В зависимости от содержания ванадия можно применять титраит других концентраций. Продолжительность определения 25-30 мии.

Пример 2. Определение ванадия в феррованадии и конверторном ванадиевом щлаке. Навеску феррованадия (5-40 мг) или шлака (20-100 мг) растворяют при нагревании в 25-30 мл ортофосфорной кислоты (,7- 1,75 г/см) добавляют 1-3 мл 33%-ной перекиси водорода, затем кипятят раствор до прекращения выделения мелких пузырьков кислорода. Продолжительность растворения 15- 20 мин. Далее проводят анализ в соответствии с методикой.

Таким образом, по предлагаемому способу процесс окисления ведется в обычной стеклянной посуде, что значительно удешевляет способ и увеличивает точность анализа; способ значительно проще, а время, затрачиваемое на проведение анализа, в 7-8 раз меньше, чем в известных способах. 5б

Формула изобретенияличающийся тем, что, с целью упрощения

Способ потенциометрического определенияванадия в четырехвалентное состояние осущеванадия, включающий переведение ванадия вствляют путем обработки исходного образца

четырехвалентное состояние в среде минераль-5 смесью перекиси водорода и концептрированной кислоты при нагревании с последующимной фосфорной кислоты, титрованием раствором восстановителя, от586377

и сокращения времени анализа, переведение