Способ потенциометрического определения ванадия

 

0 П И C А Н И Е (и) 586377

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со(оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.06.75 (21) 2143038/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.77. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 09.12.77 (51) М Кл.-" G 01N 27,46

С 01G 31/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 543.257.1:546. .881 (088.8) (72) Автор

С. Г. Дятел изобретения

Восточный научно-исследовательский углехимический нстйтут (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВАНАДИЯ

v (V) V (IV).

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 нерастворившегося 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 водои; 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 титрованис пятивалентного ванадия с парой электродов: платиновый — серебряный солью закисного железа по схеме:

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

Наиболее близким к описывасмому изобрстению по технической сущности и достигаемому результату является способ потенциометрического определения пятивалентного и четы10 рехвалентного ванадия, заключающийся в восстановлении соли пятивалснтного ванадия и четырехвалентное состояние ссрнистым газом в среде серной кислоты прп нагревании, удалении избытка сернистого газа пропусканием через раствор углекислого газа, добавлении рассчитанного количества фосфорной кислоты (концентрация фосфорной кислоты в точке эквивалентности должна быть нс нпжс 9М) и титровании V (1V) 0,1 н. раствором соли Мора с потенциометрической индикацией конечной точки титрования (КТТ) по компспсационной схеме с парой электродов платиновый — насыщенный каломельный.

Этот способ разработан на модельных рас 5 творах (в качестве исходного используется раствор ванадата аммония в сернокислой срсде), и нет практических рекомендаций для анализа производственных образцов, например, сталей и сплавов, неокисленных ванадис30 вых конверторных шлаков, в которых ванадий

586377

65 находится соответственно в металлическом и трехвалснтном состоянии и т. д.

Для того, чтобы применить известный спосоо 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, включающая трехстадийную предварительную химическую подготовку, является нерациональной, сложной и длительной.

Целью изобретения является упрощение и сокращение времени анализа.

Это достигается описываемым способом потепциометрического 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 разрушается 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 меньше 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 ванадийсодержащего образца, так и для завершения анализа путем титрования

Х (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 некомпенсационной потенциометрической установке или рН-метре типа ЛПМ-60М и рН=121 до

2О

ЗО

4 отклонения стрелки прибора с применением биметаллической системы платина — вольфрам.

При 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 титрованисм 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 /ю, Пример 1. Навеску, содержащую 1 — 20 мг 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 используют 0,02 н. раствор соли Мора. В зависимости от содержания ванадия можно применять титрант других концентраций, Продолжительность определения 25 — 30 мин.

Пример 2. Определение ванадия в феррованадии и конверторном ванадиевом шлаке.

Навеску феррованадия (5 — 40 мг) или шлака (20 — 100 мг) растворяют при нагревании в

25 — 30 мл ортофосфорной кислоты (d=1,7—

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, 586377

Формула изобретения

Составитель А. Жаворонкова

Редактор Т. Никольская Техред Н. Рыбкина Корректоры: Л. Денискина и Н. Федорова

Заказ 2624/18 Изд. № 979 Тирагк 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений п открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Способ потенциометрического определения ванадия, включающий переведение ванадия в четырехвалентное состояние в среде минеральной кислоты при нагревании с последующим титрованием раствором восстановителя, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и сокращения времени анализа, переведение ванадия в четырехвалентное состояние осуществляют путем обработки исходного образца смесью перекиси водорода и концентрированной фосфорной кислоты.