[发明专利]高锰酸钾氧化—硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定钒含量的方法，具体涉及利用高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量。

背景技术

钒是钢中重要的合金元素之一，钢中含有钒，能提高钢的强度、韧性、硬度及耐磨性。根据钒量的高低，通常测定方法分为滴定法和光度法。滴定法用于钒量(质量分数)≥0.10％时的测定，分为氧化-还原滴定法和络合滴定法，由于络合反应十分缓慢，因此在实际分析中未得到广泛应用，目前较为普遍和适用的是硫酸亚铁铵滴定法，该方法主要是基于钒在室温时易于氧化还原的特点，利用氧化剂将钒氧化到五价后，再用亚铁标准溶液将五价钒还原为四价。终点的确定借助于氧化还原指示剂，如N-苯代邻氨基苯甲酸或二苯胺磺酸钠等，也可采用电位滴定法。硫酸亚铁铵滴定法根据所用氧化剂的不同可分为：a)高锰酸钾氧化法；b)硝酸氧化法；c)过硫酸铵氧化法；d)过氧化氢氧化法等，四种氧化方法中高锰酸钾氧化法应用最为广泛和成熟。目前，钢铁、合金、矿石、炉渣、工业废水等样品中钒量(质量分数)≥0.10％的测定，大部分都将高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法做为国家标准方法或者部标、企标方法。该方法的测定原理为：试样经分解后，在硫酸和磷酸的混合酸介质中，在室温下加入高锰酸钾溶液，定量氧化钒至五价，由于氧化过程较慢，所以加入过量高锰酸钾后需放置2分钟～5分钟，以保证钒氧化完全，然后加入亚硝酸钠还原过量的高锰酸钾，过量的亚硝酸钠用尿素分解。在该方法中用高锰酸钾氧化钒时，铬也有被氧化的倾向，铬的氧化与铬的浓度、高锰酸钾氧化剂加入量、放置时间、温度及酸度等条件有关，氧化剂过量越多，放置时间越长，铬的浓度越高，酸度越低，则铬的氧化倾向越显著，由于铬的氧化不是定量的，而是和操作条件有关，氧化的程度具有很大的随机性，所以铬将造成钒测定结果的偏高和不稳定。

通过试验发现，采用高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法测定钒时，当铬量＜15mg且铬量≥钒量，以及铬量≥15mg时，铬都将引起钒的测定结果偏高。经查阅，目前有文献报道的有3种方法可以消除铬(VI)对测定钒的干扰：(1)在酸性溶液中(pH＜1)，以大量铁(III)作载体，用铜铁试剂沉淀钒，可以很好地分离铬与钒；(2)在滴定前，或者加尿素前加入亚砷酸钠选择性地还原六价铬；(3)将大部分铬以氯化铬酰挥发除去。通过试验对三种方法的验证得到以下结论：铜铁试剂沉淀钒的方法可以有效分离铬，但是过量的铜铁试剂需要用高氯酸和硝酸冒烟除去，手续烦琐，操作不便，且当钒含量较低时，引入较大分析误差；亚砷酸钠适用于铬量＜10mg时，铬量≥10mg时，六价铬还原不完全，造成钒的测定数据不稳定；借用氯化铬酰方式驱除铬只适用于含钒小于0.5％的试样，因为钒量高时，驱除铬的同时，钒也有部分生成VOCl₃(三氯氧钒)挥发损失，造成钒测定结果偏低。以上三种消除铬(VI)干扰的方法适用性差，可操作性不强，不够有效。

从铬(VI)的性质以及电极电势可知，在酸性条件下，

Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e^-＝2Cr³⁺+7H₂O    E^θ＝1.33

铬(VI)具有很强的氧化性，普通的还原剂亚硫酸钠、抗坏血酸、盐酸羟铵等都能将其还原，但是要在测定高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法中应用，就必须要保障钒(V)不被还原，实验发现，亚硫酸钠、抗坏血酸、盐酸羟铵等还原性较强，不仅将铬(VI)还原为铬(III)，同时也将钒(V)还原为钒(IV)，造成测定结果偏低。目前还没有关于在高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法中，消除铬对钒的测定干扰的新方法报道。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提供了一种利用高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定来测定钒含量的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：将待测样品溶解；向待测样品中加入硫酸亚铁铵，将待测样品还原至溶液呈蓝绿色，冷却至室温；加入高锰酸钾，将待测样品氧化至溶液呈现稳定的紫红色；加入尿素；加入亚硝酸钠，将待测样品还原至高锰酸钾的紫色刚好褪去，放置至钒氧化完全；加入选择性还原剂和指示剂；用硫酸亚铁铵标准液将待测样品滴定至终点，其中，所述选择性还原剂为无水乙醇、过氧化氢和水的混合溶液。

根据本发明的测定钒含量的方法，无水乙醇、过氧化氢和水的体积比为97～99∶0.1～0.3∶0.9～2.7。

具体实施方式

在下文中将详细描述根据本发明的测定钒含量的方法，具体地为利用高锰酸钾氧化-硫酸亚铁铵滴定法来测定钒含量的方法。