一种测定硅铝钙钡合金中钙元素的方法

摘要

本发明公开了一种测定硅铝钙钡合金中钙元素的方法，其步骤：试样置于烧杯并加去离子水至湿润；加入硝酸9.5～10.5毫升；滴加氢氟酸1～2毫升；加热至完全溶解；加入高氯酸；加热至试样体积缩小到1～2毫升；自然冷却；再加入高氯酸并加热至试样体积缩小到1～2毫升；加入盐酸及去离子水；加热至盐类溶解并自然冷却到低于40℃；将试样置入有刻度的容量瓶中并用去离子水稀释；将母液置于三角杯中，并分别加入去离子水、三乙醇胺(1+1)、硫酸钾、硫酸镁、钙指示剂，并用氢氧化钾将溶液调节为红色；再加入氢氧化钾；用EDTA滴定至蓝色为终点；分析结果的计算。本发明不需沉淀分离、不需过滤；终点敏锐无过渡色，测量的准确度得到提高。

说明书

技术领域

本发明涉及分析化学领域，更属于采用EDTA直接滴定法测定硅铝钙钡合金中的钙元素的分析方法。

背景技术

目前，硅铝钙钡合金中钙的检测方法，一般都采用氨水分离铁和铝，过硫酸铵分离锰，硫酸钾沉淀钡，以钙指示剂为指示剂，EDTA滴定。该方法操作繁琐，分析周期长，成本高。

人们为了提高分析检测的工作效率，围绕对硅铝钙钡合金中的元素分析作了大量工作并有一定成效，如2003年2月出版的《化学工程师》期刊中发表的《硅铝钙钡合金中钡、钙的测定》一文中，公开了只需溶样一次就可将钡、钙含量同时测出的方法。经分析，该方法虽然可同时测出钡、钙含量，但其不足是：一是由于一次性加入20毫升的高氯酸，使溶液中的钙释放不充分；二是溶液终点的变色反应慢，有过渡色存在；三是由于一次性加入20毫升的氢氧化钾，使得溶液的PH值不稳定，重现性较差；四是由于加入的氢氟酸较多，对环境有污染；五是需要进行过滤。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种分析测定硅铝钙钡合金中钙元素时间短、钙释放充分、溶液终点的变色反应灵敏、溶液的PH值稳定、分析测定准确率高的测定硅铝钙钡合金中的钙元素的分析方法。

实现上述目的的技术措施：

一种测定硅铝钙钡合金中钙元素的方法，其步骤：

1)取试样0.1～1.0克的试样置于聚四氟乙烯烧杯中，并加去离子水至试样湿润；

2)加入硝酸9.5～10.5毫升；

3)滴加氢氟酸1～2毫升；

4)在电热板进行加热直至试样完全溶解；

5)加入高氯酸4.5～5.5毫升；

6)在170～190℃条件下加热至试样体积缩小到1～2毫升；

7)自然冷却到25～35℃；

8)加入高氯酸4.5～5.5毫升，并在170～190℃条件下加热至试样体积缩小到1～2毫升；

9)加入盐酸9.5～10.5毫升、去离子水45～55毫升；

10)在100-120℃的条件下加热至盐类溶解，取下，采用自然冷却方式将试样冷却到低于40℃；

11)将冷却后的试样置入100毫升刻度的容量瓶中，用去离子水稀释到100毫升的刻度并摇动均匀，母液制备结束；

12)取母液20～30毫升置于三角杯或烧杯中，并分别加入去离子水不多于50毫升、三乙醇胺(1+1)20毫升、10％(质量浓度)的硫酸钾10毫升、5％(质量浓度)的硫酸镁5毫升、钙指示剂0.1～0.2克，并用体积质量浓度为200克/升的氢氧化钾将溶液调节为红色；

13)再加入10毫升体积质量浓度为200克/升的氢氧化钾；

14)采用EDTA滴定至蓝色为终点结束。

15)分析结果的计算：按下式计算钙的质量百分数(％)：

$\mathrm{WCa}=\frac{C*V*40.08}{m*1000}*100$

式中：C——EDTA标准滴定溶液的浓度mol/L；

      V——液消耗EDTA标准滴定溶液的体积，ml；

      m——分取试液的试料量，g；

      40.08——的摩尔质量，g/mol。

本发明与现有技术相比：不需要采用氨水分离铁、铝，过硫酸铵分离锰，直接采用三乙醇胺掩蔽铁、铝、锰等成分；不需要沉淀分离，减少了操作环节，减低了测量的不确定度；硫酸盐沉淀钡，消除钡的干扰，不需过滤；加入少量的硫酸镁，使终点敏锐，提高了测量的准确度。

具体实施方式

以下实施例的分析结果的计算：均按照下式计算钙的质量百分数(％)：

$\mathrm{WCa}=\frac{C*V*40.08}{m*1000}*100.$

实施例1

一种测定硅铝钙钡合金中钙元素的方法，其步骤：

1)取试样(YSB14612 Ca：9.25％)0.1000克的试样置于聚四氟乙烯烧杯中，并加去离子水至试样湿润；

2)加入硝酸10毫升；

3)滴加氢氟酸1毫升；

4)在电热板进行加热直至试样完全溶解；

5)加入高氯酸4.5毫升；

6)在170℃条件下加热至试样体积缩小到2毫升；

7)自然冷却到25℃；

8)加入高氯酸4.5毫升，并在170℃条件下加热至试样体积缩小到2毫升；

9)加入盐酸10毫升、去离子水50毫升；

10)在100℃的条件下加热至盐类溶解，取下采用自然冷却方式将试样冷却到于38℃；

11)将冷却后的试样置入100毫升刻度的容量瓶中，用去离子水稀释到100毫升的刻度并摇动均匀，母液制备结束；

12)取母液20毫升置于三角杯或烧杯中，并分别加入加去离子水不多于50毫升、三乙醇胺(1+1)20毫升、10％(质量浓度)的硫酸钾10毫升、5％(质量浓度)的硫酸镁5毫升、钙指示剂0.1克，并用体积质量浓度为200克/升的10毫升氢氧化钾将溶液调节为红色；

13)再加入10毫升的体积质量浓度为200克/升的氢氧化钾；

14)采用0.005摩尔/升的EDTA滴定至蓝色为终点结束，EDTA的滴定体积为9.25毫升。

15)经计算，钙的含量为9.27％

实施例2

一种测定硅铝钙钡合金中钙元素的方法，其步骤：

1)取试样(YSB14612 Ca：9.25％)0.2800克的试样置于聚四氟乙烯烧杯中，并加去离子水至试样湿润；

2)加入硝酸10毫升；

3)滴加氢氟酸1毫升；

4)在电热板进行加热直至试样完全溶解；

5)加入高氯酸4.5毫升；

6)在180℃条件下加热至试样体积缩小到1.5毫升；

7)自然冷却到25℃；

8)加入高氯酸4.5毫升，并在180℃条件下加热至试样体积缩小到1.5毫升；

9)加入盐酸10毫升、去离子水50毫升；

10)在100℃的条件下加热至盐类溶解，取下采用自然冷却方式将试样冷却到低于35℃；

11)将冷却后的试样置入100毫升刻度的容量瓶中，用去离子水稀释到100毫升的刻度并摇动均匀，母液制备结束；

12)取母液20毫升置于三角杯或烧杯中，并分别加入加去离子水不多于50毫升、三乙醇胺(1+1)20毫升、10％(质量浓度)的硫酸钾10毫升、5％(质量浓度)的硫酸镁5毫升、钙指示剂0.15克，并用体积质量浓度为200g/L的氢氧化钾将溶液10毫升调节为红色；

13)再加入10毫升的体积质量浓度为200克/升氢氧化钾；

14)采用0.01摩尔/升的EDTA滴定至蓝色为终点结束，EDTA的滴定体积为12.93毫升。

15)经计算，钙的含量为9.25％

实施例3

一种测定硅铝钙钡合金中钙元素的方法，其步骤：

1)取试样(YSB14612Ca：9.25％)0.6克的试样置于聚四氟乙烯烧杯中，并加去离子水至试样湿润；

2)加入硝酸10.5毫升；

3)滴加氢氟酸1.5毫升；

4)在电热板进行加热直至试样完全溶解；

5)加入高氯酸5.0毫升；

6)在185℃条件下加热至试样体积缩小到1.3毫升；

7)自然冷却到28℃；

8)加入高氯酸5.0毫升，并在190℃条件下加热至试样体积缩小到1.3毫升；

9)加入盐酸9.5毫升、去离子水50毫升；

10)在110℃条件下加热至完全溶解，取下，采用自然冷却方式将试样冷却到30℃；

11)将冷却后的试样置入100毫升刻度的容量瓶中，用去离子水稀释到100毫升的刻度并摇动均匀，母液制备结束；

12)取母液25毫升置于三角杯中，并分别加入加去离子水50毫升、三乙醇胺(1+1)20毫升、10％浓度的硫酸钾10毫升、5％浓度的硫酸镁5毫升、钙指示剂0.1克，并用体积质量浓度为200g/L的10毫升氢氧化钾将溶液调节为红色；

13)再加入体积质量浓度为200g/L的10毫升氢氧化钾；

14)采用0.01摩尔/升的EDTA滴定至蓝色为终点结束，EDTA的滴定体积为34.60mL

15)经计算，钙的含量为9.24％。

实施例4

一种测定硅铝钙钡合金中钙元素的方法，其步骤：

1)取试样(YSB14612 Ca：9.25％)1.0克的试样置于聚四氟乙烯烧杯中，并加去离子水至试样湿润；

2)加入硝酸10.5毫升；

3)滴加氢氟酸2.0毫升；

4)在电热板进行加热直至试样完全溶解；

5)加入高氯酸5.5毫升；

6)在190℃条件下加热至试样体积缩小到1.0毫升；

7)自然冷却到30℃；

8)加入高氯酸5.5毫升，并在190℃条件下加热至试样体积缩小到1.0毫升；

9)加入盐酸9.5毫升、去离子水55毫升；

10)在120℃条件下加热至完全溶解，取下，采用自然冷却方式将试样冷却到28℃；

11)将冷却后的试样置入100毫升刻度的容量瓶中，用去离子水稀释到100毫升的刻度并摇动均匀，母液制备结束；

12)取母液30毫升置于三角杯中，并分别加入去离子水50毫升、三乙醇胺(1+1)20毫升、10％浓度的硫酸钾10毫升、5％浓度的硫酸镁5毫升、钙指示剂0.1克，并用体积质量浓度为200g/L的10毫升氢氧化钾将溶液调节为红色；

13)再加入10毫升体积质量浓度为200g/L的10毫升氢氧化钾；

14)采用0.02mol/L的EDTA滴定至蓝色为终点结束，EDTA的滴定体积为34.6mL。

15)经计算，钙的含量为9.26％。

经实验其结果如下：

1、方法的精密度实验：选取了两个标准样品，每个样品测量11次，计算其相对标准偏差(RSD)。统计数据见表1。

表1试剂空白溶液中钙的测量结果(％)

表1的数据可以看出，该分析方法的相对标准偏差小于1％，分析结果的重现性很好。

2、方法的准确度实验(回收实验)：选择生产的编号为YSB14610和YSB14613两个标准样品，加入一定含量的钙的标准溶液，按样品分析步骤操作，进行回收试验，测量结果见表2。

表2回收试验测量结果(％)

由表2的数据可以看出，回收率在98.1％-101.4％之间，完全能满足检测的要求。