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摘要:采用苯萃取砷钼蓝分光光度法测定了辉锑矿石中砷的含量的因素。提出改进方法,探讨了影响分析结果,结果表明锑的粒度组成,反应温度是影响测定结果的两个主要因素,用亚硫酸取代可以缩短反应时间,结果稳定。
关键词 萃取;砷含量;温度;锑粒度;
1、前言
苯萃取砷钼蓝分光光度法在矿石冶炼生产中被广泛应用于测定产品中砷的含量,它具有操作简单、分析速度快、准确性高等特点。
2、苯萃取砷钼蓝分光光度法原理及检测方法
试样用硫酸溶解,在酸性介质中,用苯萃取三氯化砷与锑和其它杂质分离。再用水反萃取砷并氧化成五价后,加钼酸铵和硫酸肼生成砷钼蓝,于波长660纳米处测定其吸光度。
锑是重要的各种工业的材料,国标GB1476-78规定砷含量小于0.1%。具体检测方法是称取0.1500克左右试样置于150毫升锥形瓶中,加入少量的水润湿试样,加入10毫升硫酸(比重1.84),置于电炉上加热,在保持溶液近沸的温度下溶解试样至清亮,取下冷却,加入5毫升水,冷却至室温①。加入20毫升盐酸(1+1),移入100毫升容量瓶中,用盐酸(1+1)分次洗涤锥形瓶并稀释至刻度,混匀。
移取10.00毫升试液置于第一个125毫升分液漏斗中,加入30毫升盐酸(比重1.19),30毫升苯,振荡萃取一分钟。静置分层后,将水相移入第二个预先加有10毫升苯的分液漏斗中,振荡萃取一分钟,静置分层后,弃去水相。将苯层合并于第一个分液漏斗中,用5毫升盐酸(3+1)洗涤一次,洗涤完毕后静置分层后弃去水相。再加5毫升盐酸(3+1)洗涤一次,洗涤完毕后静置两分钟,尽可能将水相分离完全。
加20毫升水于分液漏斗中反萃取,振荡半分钟,静置分层后,将水相移入50毫升比色管中,再加15毫升水,振荡半分钟,静置分层后,将水相合并于比色管中,加一滴0.1%酚酞溶液,用30%氢氧化钠溶液中和至红色,再滴加硫酸(1+20)至红色刚刚褪去,加入0.5%碘溶液至溶液呈黄色并过量0.1毫升②,混匀。静置分层三分钟。加入亚硫酸(1+2)使黄色褪去(可过量一至二滴),加入20毫升1.5%钼酸铵溶液,混匀。再加入2.0毫升硫酸肼溶液,混。置于沸水浴中待水沸腾后继续加热5-10min,取出冷却至室温。用水稀释至刻度,混匀。将砷钼蓝溶液移入3厘米的比色皿中,以水为参比,在分光光度计上,于波长660纳米处测定其吸光度。减去空白吸光度,从工作曲线上查出相应的砷量。
工作曲线的绘制(在正常的情况下此曲线可以使用一至两周)
移取砷标准溶液(此溶液每毫升含20微克砷)0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00,置于一组125毫升分液漏斗中用水稀释至5毫升。加入30毫升盐酸(比重1.19),30毫升苯,振荡萃取一分钟,以下步骤分析按检测方法第二段进行。以水为参比, 在分光光度计上,于波长660纳米处测定其吸光度,减去零浓度溶液的吸光度绘制工作曲线。
3、影响分析结果准确性的因素
3.1、锑的粒度组成
锑的粒度粗细对反应影响很大。在一定酸度和温度条件下,锑的粒度粗时反应慢,产生的砷化物也慢,有的也难以完全溶解。
3.2、反应温度的影响
在上述检测方法里①提到的冷却至室温:必须将溶液冷却至室温,避免在加盐酸时溶液温度太高引起三氯化砷的挥发损失。②加硫酸中和后才加入碘溶液并过量中,即是表明必须将溶液中和呈酸性后,才能加碘氧化砷到五价。在碱性中,碘与酚酞溶液生成不溶于稀酸的白色物质,使空白试样产生混浊,干扰测定。
由于金属锑的还原是在小于1.5M酸度下进行的。随着溶液温度的提高,还原作用亦随着增强,砷从五价还原转化率还是很高的。国家测定砷的标准是将含五价砷的溶液中加入碘化钾、二氯化锡,一般温度控制在25-30℃,反应1-1.5h即可反应完全。我们测定锑产品中砷的含量改用亚硫酸作为还原剂。所以,置于沸水浴中待水沸腾后继续加热5-10min,反应也较完全。
加热温度与加热时间对吸光度的影响
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加热温度℃ |
5min |
10min |
15min |
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60 |
0.232 |
0.265 |
0.274 |
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80 |
0.27 |
0.294 |
0.304 |
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沸水浴 |
0.29 |
0.296 |
0.303 |
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煮沸 |
0.317 |
0.317 |
0.317 |
由上表看出当加入碘溶液、亚硫酸后在沸水浴中为了缩短反应时间,所以要再继续加热5-10min,是加速五价砷还原为三价砷的较佳条件,适当提高水浴温度可以缩短反应时间,使测定结果更加稳定。
那么在煮沸的温度下是否会引起砷的挥发而影响砷的分析准确度呢?通过以下试验证明五价砷不加热还原为三价砷的平均转化率中有37%。当五价砷加入还原剂煮沸5-10min,可将五价砷100%地转化成三价砷,由此可知,在酸性介质中五价砷加入还原剂后直接煮沸,砷是不会产生挥发而损失的。
砷在不同情况下的还原结果
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加入砷量mg |
三价砷 |
五价砷 |
五价砷煮沸还原 |
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1 |
0.063 |
0.029 |
0.064 |
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3 |
0.189 |
0.063 |
0.19 |
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5 |
0.316 |
0.112 |
0.312 |
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10 |
0.629 |
0.219 |
0.639 |
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五价砷平均转化率% |
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37% |
100% |
4、问题讨论
(1)在实际生产中分析产品中砷含量时,为了得到清晰的砷钼蓝,进行正常的比色,要注意砷钼蓝的颜色,砷钼蓝过深或过浅都会影响比色的准确性。本法适合测定砷量的范围:0.002%-0.60%。但在分取试液中含铁、铜、铅各不大于1mg情况下,不干扰测定,试样含砷量不大于0.10%时,在实际上也不干扰测定。因试样含砷量各有不同,应按规定限量称取样品。
(2)锑粒的大小和反应温度影响锑粒与硫酸作用的速度,一般选用200目锑粒较好,反应在恒温200℃左右电炉上加热。
(3)本法反应的灵敏度较高,测定时所用的试剂应是无砷的,并有空白试验进行对照。测定砷瓶应用不含砷的盐酸充分洗净后,再用蒸镏水冲净。装置各接头应严密无缝,不能漏水。
5、参考文献
(1)中华人民共和国国家标准 锑化学分析方法GB(代替YB755-70),(Z),北京,1981
(2)杜庆堂,浅析用砷斑法测定化合物中砷含量(J),化工矿山技术,化工部连云港设计研究院,1997年2月。
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注:作者简介,吴远标,男,中学二级教师,自从1995年9月至2001年12月在贵州省榕江县锑矿开发公司质量检查科工作,2002年参加教育工作至2009年,2009年7月在乡远程教育站工作至今。电话:13595551415,E-mail:wyb1415@126.com
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