Способ определения ванадия (у) в сталях

 

Изобретение относится к способам фотометрического определения ванадия (V) и может быть использовано с целью повышения чувствительности, избирательности, точности и ускорения анализа сплавов. Сущность предложения заключается в переводе ванадия (V) в комплексное соединение с антипирином-2 СООН в присутствии аскорбиновой кислоты и унитиола при рН среды 3,6-3,9. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕ1СКИХ

COl.!ÈÀËÈÑÒÈ×ÅÑÊÈÕ

РЕСПУБЛИК (st>s G 01 N 31/22ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715059/26 (22) 06.07.89 (46) 15.11.92. Бюл. N 42 (71) Дагестанский государственный универ-. ситет им. В.И.Ленина (72) О.А.Татаев, П.M.Êàìèëoaà, А,В.Богатырев и Х.А.Мирзаева (56) Музгин В.А. и др. Аналитическая химия ванадия.- M. Наука, 1981, с. 38 — 45.

Ахмедов С.А. и др. Фотометрический метод определения ванадия (V) в сталях с применением галлиона. Физико-химические методы контроля производства. Ростов-на-Дону, 1980. с. 11 — 13.

Изобретение относится к аналитической химии, а точнее к фотометрическим методам определения элементов, Наиболее эффективно оно может быть использовано при анализе сплавов и стали в заводских лабораториях и научно-исследовательских институтах.

Известны чувствительные фотометрические методы определения ванадия (V) с помощью 0,01 — диоксиазосоединений: пиридиновых — ПАР, ПАН, ПААК, ПААФ и их замещенных, тиазольных — ТААК, ТААФ и др. Общий недостаток всех рассматриваемых реагентов в большинстве случаев — необходимость предварительного отделения мешающих элементов путем осаждения, экстракции или ионообменной хроматографии, работа с летучими ядовитыми экстрагентами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ фотометрического определения ванадия (V) в легированных сталях с использованием в качестве органического реагента. Ж,,, 1775666 Al (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ (Ч)

В СТАЛЯХ (57) Изобретение относится к способам фотометрического определения ванадия (V) и может быть использовано с целью повышения чувствительности, избирательности, точности и ускорения анализа сплавов, Сущность предложения заключается в переводе ванадия (V) в комплексное соединение с ан-. типирином-2 СООН в присутствии аскорбиновой кислоты и унитиола при рН среды

3,6-3,9. 1 табл„1 ил. с (2-окси-3-хлор-5-н ит робен зол-1-азо-2-1-окси-5-нитробензол-1-азо-2-1-оксиаминонаф.талин-3,6 дисульфокислота).

Ванадий образует окрашенное в фиолетовый цвет комплексное соединение с галлионом в интервале рН 1-10. Равновесие в системе устанавливается в течение часа или же при нагревании до 40 С. В качестве оптимального выбрана Л == 630 3 нм. Кажущийся коэффициент моля рного по- 4 гашения Е = 1,3 х 10, Ql

Сущность прототипа заключается в том, 0с, что для анализа образца на содержание ва- ( надия отбирают аликвоту по 5 мл. переносят р в колбы емкостью 50 мл, добавляют по 2 мл

5 -ных растворов аскорбиновой кислоты и фторида аммония, 5 мл 0,05 -ного раствора б галлиона. Устанавливают рН 3 и измеряют оптическую плотность на ФЭК-56 относительно раствора сравнения, содержащего все компоненты. кроме ванадия.

Недостатком метода является ice»lcoкая селек-ивность, определению мешают большие количества Fe(ill), Со, Cu, Tii VI).

1775666 гп Ноб 100 (о ) а Ь ° 1000

Cr(ill), Ni(ll), Мо(Ч!). Малая чувствительность

Евэо = 1,3 х 10 . Для быстрого образования

4 окрашенного соединения необходимо нагревание до 40 — 45"С или же выдерживание раствора в течение часа, Таким образом, экспрессность метода также низка, что усложняет анализ, ограничивает возможности применения реагента для определения ванадия в объектах.

Целью изобретения является повышение чувствительности, избирательности, точности и ускорения анализа, Поставленная цель достигается тем, что ванадий переводят в окрашенное комплексное соединение органическим реагентом, 2,7-бисазопроизводным хромотроповой кислоты на основе 4 аминоантипирина-(антипирин-2 COOH).

Наибольшая избирательность достигается при совместном введении в систему аскорбиновой кислоты и унитиола.

Предложенный нами реагент является высокочувствительным и достаточно избирательным для фотометрического определения ванадия, метод не требует экстрагирования органическими растворителями комплекса ванадия, предварительного отделения ванадия от сопутствующих элементов, время проведения анализа 10—

15 мин.

С особ осуществляется в следующей последовательности:

Навеску стали 0,1 г растворяют в 10 мл серной кислоты (1:5) при нагревании, затем добавляют 1 мл концентрированной азотной кислоты для растворения карбидов.

Раствор выпаривают до образования влажных солей, полученные соли растворяют в дистиллированной воде. при нагревании, затем доводят объем до 100 мл. Аликвоту 2 мл переносят в мерную колбу емкостью 25 мл, добавляют 2 мл 1 раствора аскорбиновой кислоты и 0,5 мл 0,05 -ного раствора унитиола, добавляют 7 мл ацетатного буфера (pH - 3,8) и 5 мл антипирина-2 СООН (конц. 2 х 10 M), контролируют рН 3,6-3,9, доводят полученный раствор до метки, затем фотометрируют. Фотометрирование проводят на Зреко1 — 21 при 620 нм,! = 1 см. .Содержание ванадия определяют по предварительно построенному калибровочному графику, пользуясь формулой: где m — - количество ванадия,, найденное по калибровочному графику, мг;

Чогщ — объем раствора анализируемого образца, мл; а — объем аликвотной части, мл;

Ь вЂ” навеска анализируемого образца, г.

Пример конкретного выполнения.

1. Экспериментальная часть. а) Стандартный раствор ванадия с концентрацией 1 мгlмл готовят растворением в воде точной навески М Н4ЧОз, с добавлением концентрированной Н ИОэ. титр устанавливают титриметрически. Водные растворы готовят конкретно с учетом содержания основного вещества, B работе используют

1 -ный раствор аскорбиновой кислоты, 0,05%-ный раствор унитиола и ацетатный буфер, рН 3,8. Измерения оптической плотности выполняют на спектрофотометрах

СФ-4А и Яреко1 — 21, рН растворов контролируют на рН-метре — 5170. б) Из графика зависимости оптической плотности комплекса от рН среды (рис. 1) видно, что ванадий (V) образует с антипирином-2 СООН соединение в интервале рН

3 — 5. Малиново-красный раствор бисазопроизводного хромотроповой кислоты в присутствии ионов ванадия (V) изменяет цвет до темно-синего, при этом на спектрах наблюдается как гиперхромное, так и батохромное смещение, от 550-570 нм до

610-620 нм.

По данным методов изомолярных серий, молярных отношений и сдвига равновесия ванадий с оптимальных условиях с реагентом образует комплекс с соотношением Ме: R = 1; 2. Это подтверждается и тем, что число замещенных протонов в исследуемой реакции равно 2. Величину константы нестойкости определяют методом разбавления Бабко она равна 1,12 х 10 для комплекса ванадия с антипирином-2 СООН соответственно. Градуировочный график линеен в интервале 0,04-1,20 мкг/мл ванадия, а молярный коэффициент поглощения равен: Ею о= 4,31 ° 10 для соединений ванадия с антипирином-2 COOH. в) Для определения ванадия в легированных сталях необходимо было устранить мешающее влияние железа, как основы сплавов, а также Си и Ni . С этой целью

2+ 2+ исследовали влияние NaF, аскорбиновой кислоты и унитиола, как маскирующих комплексообразователей на систему ванадийантипирин-2 COOH.

2. Построение калибровочного графика.

Берут стандартный образец 131. не содержащий ванадий, растворяют. взяв аликвоту 2 мл, добавляют 0,2: 0,5; 1; 1.5; 2 мл

ИНзНОз(Т = 0,01 мг/мл). Затем вводят 2 мл

1 ) -ной аскорбиновой кислоты. 0.5 мл

0.05%-ного унитиола и 7 мл ацегатного бу1775666

Контролируемые нетоды

Предлохенный метод

Объект анамИстинное содерманиа, ГАЛЛИОй (орототно)

T" (с вт с 8

4-(2-нириднх-аао)-реаоаин + Н202

С вт С 20.

Най о.

Найдено Ч, I

1 ° 178

1, 176

l ° 181

1,180

1;182

1, 086

1, 085

1,081

1 ° 085

1,079

1,150

1,150

1,005 1,068

1,005

1,045

1 08363 24« х10

1,179 1 ° 13 ° 10

1,17921.65 10

I ° 083 2, 411. 10 >

l,ã8 10-»,0662

07,95«

«10-т

105 1,06

У 95,43 у ° 3,66

О ° 236

0,230

0,245 д,г45

09231

0,255

0 ° 255

0,260 0,256

0,255

0,255

0 ° 310

0 ° 275

0,288

О ° 260 0,296

0,237 . 1,11.10

P 3,72

1,21 10 р 645

7,07 ° 10 а 0,256т

s4.39« х10 *

0,286-4,30х х 10 е

280 0,26

0,286

0,23703,26 10 фера. Прибавив 5 мл антипирина-2 СООН, фотометрируют относительно раствора холостого опыта (Х= 620 нм;! = 1 см). Пользуясь предварительно построенным калибровочным графиком и измеряя апти- 5 ческую плотность аликвоты раствора анализируемого образца в тех же условиях, легко определяют содержание ванадия. На чертеже изображен градуировочный график.

3, Выполнение определения. 10

Навеску стали 0,1 r растворяют в 10 мл

Нг$04 (1:5), затем добавляют 1 мл НИОз (конц.) для окисления карбидов и выпаривают раствор до вла>кных солей. Обмывают стенки стакана водой и нагревают до полно- 15

ro растворения солей. После охлаждения пере)1осят раствор в колбу емкостью 100- мл и доводят дистиллированной водой до метки. В дальнейшем работа проводится с аликвотами. 20

К 2 мл анализируемого раствора прибавляют 2 мл аскорбиновой кислоты и 0,5 мл унитиола и 7 мл буфера. После введения 5 мл антипирина-2 СООН контролируют рН

3,7-3,8 и фотометри руют (il =- 620 н м, l-=- 1 см) 25 относительно СО 131, не содержащего ванадий.

Данные о воспроизводимости результатов анализа различными способами приведены в таблице. 30

Как видно иэ данных таблицы, результаты определения ванадия в легированных сталях превышают по точности требования

ГОСТ 12351-81.

Предлагаемый способ является зкспрессным. легко осуществимым, отли 1аечся избирательностью, точностью.

По сравнению с базовым обьектом (ГОСТ 12351-81) использование нашего способа исключает расход таких реактивов, как пятиокись ванадия (особо чистая), хлорная кислота, калий пиросернокис))ый, персульфат аммония, перманганат калия, кислота фенилантраниловая, мочевина, кислота фосфорная.

Кроме того, масса самих навесок может быть уменьшена в 5 раз, а само их количество — в2 раза, без изменения точности конечных результатов, так как способ более точный и чувствительный, чем существующие, Предлагаемый способ позволяет также улучшить условия труда работникбв и способствует охране окружающей среды.

Формула изобретения

Способ определения ванадия (V) в сталях, включающий перевод его в комплексное соединение с органическим реагентом и последующее фотометрирование, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, избирательности, точности, а также ускорения анализа, в качестве органического реагента используют антипи- рин-2СООН, а перевод в комплексное соединение осуществляют в присутствии аскорбиновой кислоты и унитиола при рН среды 3,6-3,9.

1775666

0f

Составитель Х.Мугутдинова

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гar аринз, 101

Заказ 4032 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН1 СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5