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纯铝中铝含量的测定及其原理探讨陕西苍松电机厂陈黎琳文摘为了解决高纯度铝的百分含量的测定, 对 A l3+ 与 ED TA 络合条件从多方面进行了详细的分析和探讨, 找出了适合纯铝中铝的测定方法。主题词络合滴定纯铝分析条件2. 1. 6邻菲口罗啉 (0. 2% )。2. 1. 7二甲酚橙 (0. 2% )。1引言我单位军品型号所用的铸铝件, 均由纯铝锭加其他元素熔炼而成。 纯铝锭的质量如 何关系到铸铝件的质量, 也关系到整个军工 产品的质量。 但是高纯度铝的测定往往仅有 杂质含量的测定方法, 而铝含量本身因为高于 99. 60% , 其含量采用化学分析方法准确 测定是十分困难的, 在络合滴定中也是如此。 本文经过大量试验, 并结合有关理论, 对 纯铝锭的分析进行较为详细的理论探讨, 较好地解决了纯铝中铝含量的成分测定问题。2. 1. 8标 准 溶 液 ( 0.05M ) : 称 取ED TA18. 6130gED TA 二钠盐, 置于 1L 容量瓶中,加水约 400m l, 用 20% 氢氧化钠溶液调整酸 度 值 PH = 5. 0 5. 5, 以 水 稀 释 至 刻 度, 摇匀。铅 标 准 溶 液 ( 0. 02M ) : 称 取 硝 酸 铅2. 1. 96. 6250g 于事先放有 1m l 硝酸的 500m l 蒸馏水中, 溶完后, 移入 1000m l 容 量 瓶 中, 加 水 至刻度, 摇匀。2. 1. 10铝 标 准 溶 液: 称 取 纯 金 属 铝(99. 999% ) 0. 1515g 溶于少量盐酸 ( 必要时加 1m l 硝酸)。加硫酸 (1+ 1) 5m l, 加热冒烟,取下冷却。 移入盛有少量水的 1000m l 容量 瓶中, 以水稀释至刻度, 摇匀。此溶液 1m l 含铝0. 1515m g。2. 2试验过程称取试验样品 (约 0. 1g ) , 放于三角烧杯 中, 盖上表面皿。小心加入 (1+ 2) 盐酸 30m l, 待反应完全后, 冷却。移入 100m l 容量瓶中, 用蒸馏水洗涤数次表面皿, 洗涤液一起并入 容量瓶中, 仔细加水至刻度, 摇匀。用 10m l 移液管准确地从容量瓶中吸取10m l 试样溶液, 置于 400m l 锥形瓶中, 加入2实验方法2. 1试剂2. 1. 1盐酸 (1+ 2) : 盐酸+ 水, 分析纯。2. 1. 2醋酸钾溶液 (40% ) : 分析纯。麝 香 草 酚 蓝 指 示 剂 ( 0. 1% ) : 溶 于2. 1. 320% 酒精中。2. 1. 4邻苯二甲酸二氢钾 盐酸缓冲液( PH =2. 2) : 量取 0.1M邻苯二甲酸二氢钾500m l, 于 1L 容 量 瓶 中, 加 入 0. 1M 盐 酸467m l, 用水稀释至刻度, 摇匀。2. 1. 5六次甲基四胺溶液 (30% ) : 分析纯。收稿日期: 2000203213322000 年 4 月航 天 工 艺第 2 期麝 香 草 酚 蓝 指 示 剂 2 滴, 然 后 用 醋 酸 钾(40% ) 溶液调至锥形瓶中溶液恰为黄色。 再 加 PH = 2. 2 缓冲溶液 10m l ( 此时溶液应为 黄色, 如有红色滴加醋酸钾至刚为黄色)。 用15m l, 0. 2% 邻菲口罗啉 2m l, 0.2% 二甲酚橙 5滴, 用铅标液滴至溶液由黄色变为橙红色。记下 V 3。 按下式计算试验样品中的铝含量:另 外 一 支10m l 移 液 管 移 取 0. 05M(V 3 - V 1 )A l% = 0. 07575100m (V 3 - V 2 )ED TA 10m l 于锥形瓶中, 加水 ( 洗涤杯壁) 至约 60m l。 将锥形瓶放于电炉上, 煮沸 2m in ,取下, 冷却。加冷水 50m l, 加入 30% 六次甲基式中:m 试验样品称样量, g。V 3 滴定 10m lED TA 所用铅标准溶 液的体积, m l;V 1 试样消耗铅标液的体积, m l;V 2 标样消耗铅标液的体积, m l;0. 07575 抽取铅标液后换算的系数。2. 3 试验结果2. 3. 1 下述三种试样均为正规厂家出产的 合格品, 有合格证明。其百分含量均在 99. 80 以上。 结果见表 1。5. 3 5. 6) , 加入0. 2%四胺溶液 15m l (PH =邻 菲口罗啉 2m l, 摇匀, 放 1m in。 加0. 2% 二甲酚橙 5 滴, 用 0. 02M 铅标液滴至溶液由柠檬 黄变为淡红色为终点。 记下 V 1。用 50m l 移 液 管, 移 取 铝 标 液, 相 当 于7. 575m g。 按上述方法操作, 记下 V 2。再用移取 ED TA的原移液管吸取0. 05M ED TA 10m l, 置于 500m l 锥形瓶中, 加入盐酸 1m l, 水 50m l, 30% 六 次 甲 基 四 胺 溶 液表 1纯铝锭铝含量测定结果其中 1、2 为同一样品做两次试验, 平行度很好, 三个试样四次试验均符合要求。2. 3. 2回收率试验在上述试验过程中, 同时进行了回收率试验。即在样品 1、2、3 中分别入少量铝标液,测定回收率, 结果见表 2。表 2回收率测定结果33序号样品号m (m g)V 1 (m l)加入铝标样(m g )测出铝含量(m g)换算出加入 铝含量 (m g )回收率1样品 110. 373. 201. 51511. 881. 52100%2样品 210. 120. 653. 03013. 133. 0299. 7%3样品 310. 103. 651. 51511. 661. 57104%序号样品号m (g)V 1 (m l)V 2 (m l)V 3 (m l)A l (% )1样品 10. 10376. 3012. 0027. 4899. 942样品 10. 10156. 7512. 0027. 4899. 943样品 20. 10126. 8212. 0027. 4899. 904样品 30. 10106. 8612. 0027. 4899. 902000 年 4 月航 天 工 艺第 2 期从表 2 中看出, 上面所述试验方法完全满足实验要求, 方法可靠。行络合。 但是, 温度过高, 会使络合稳定常数下降, 使络合物不稳定, 终点不明显, 也会造 成误差。所以对加热时间也应很好地控制。应在煮沸了 3m in 以内为宜, 本文选择煮沸溶 液 2m in。3. 3指示剂ED TA 返滴定法测定高 纯 铝 的 的 最 佳3原理综述对于高纯度铝锭中铝含量的测定, 在络合滴定中有一定困难。在整个试验环节中, 有 任何一点考虑不周, 就会给试验结果带来很 大的误差。 常常使正常的合格品测定结果达 不到标准。因此, 从理论出发, 结合实际, 在络合条件下多下功夫, 即是本试验成功关键所在。3. 1酸度条件的选择 酸度是影响络合反应完全与否的一个主要因素。 虽然铝的绝对稳定常数 lo gkm y 为16. 13, 但由于有 Y (酸效应系数) 及 M ( 水解 效应系数) 的存在, 尤其对铝元素来讲, M 的影响更不容忽视。 应综合考虑。 根据文献记载, 铝的络合滴定一般应选择 PH = 4. 5 7 进行。如能找到合适的指示剂, 选择 PH 5 6 滴定较为理想。 此时酸度状态常数在 9. 710. 5 之间。本文选择 PH 5. 3 5. 6 之间进行 试验。3. 2温度的选择 温度的影响在本试验中也是一个关键。铝和 ED TA 络合反应在常温下不易进行, 反 应速度慢。温度升高可使化学反应速度加快。因此, A l3+ 需要在加热 90以上同 ED TA 进指示剂为二甲酚橙。 该指示剂在 PH =5 6与铝、锌等大多数金属离子生成紫红色络合物。这个 PH 范围正好符合 ED TA 与 A l3+ 络 合滴定的最佳酸度范围。 但是铝元素对二甲 酚橙有封闭作用, 所以本文采用返滴定法消除铝对二甲酚橙的封闭。3. 4 干扰元素的排除高纯铝中杂质很少, 仅有的铁、镁、钙、铜 等元素。其中钙、镁在 PH 5 6 时的酸度状态 常数很小, 不足与 ED TA 络合。铜、铁两元素 会使二甲酚橙产生僵化现象。 可以采取在微 酸性环境中, 加入邻菲口罗啉进行掩蔽铜元素、 铁元素的方法, 从而消除僵化, 使终点十分明 显。邻菲口罗啉对锌也有掩蔽作用, 因此本方法 不采用锌标准溶液做滴定液。3. 5络合效果验证从表 1 中四个试验为例。已 知 10m l0. 05M ED TA 消 耗 27. 48m l0. 02M 的铅标液, 可推算出 1mm o lP b2+ 相当于 0. 9098mm o lED TA 。 因此, 有表 3。表 3络合效果(下转第 31 页)34序 号样品号消耗铅标液相 当于 ED TA mm o l 数与 A l3+ 络合ED TA mm o l 数A l3+ mm o l 数络合率 (% )1样品 10. 11460. 38540. 384499. 742样品 10. 12280. 37720. 376299. 733样品 20. 12410. 37590. 375199. 794样品 30. 12480. 37520. 374499. 775标样0. 21840. 28160. 280899. 702000 年 4 月航 天 工 艺第 2 期6寿命试验胶全部呈粉红色) , 再取出分别称重, 两次重量之差除以干燥剂原重量为吸湿量。 反复进 行活化、称重、吸湿、称重, 求出每次的吸湿量。6. 2试验情况活化、吸湿试验共进行 70 次。 吸湿量变 化情况见表 4:6. 1试验方法将两种干燥剂分别按各自活化 条 件 处 理; 放置 1h 后分别称重, 然后放在下部盛水 的干燥缸瓷板上; 放置一段时间后 (使变色硅表 46. 3试验结论a. 经过 70 次活化处理后两种干燥剂仍 然有较好的吸湿能力;寿命与变色硅胶基本相似;b. 蒙脱石活性干燥剂对金属没有腐蚀 性, 变色硅胶对金属腐蚀明显;b.经过 70 次活化处理后蒙脱石活性干c.蒙脱石活性干燥剂视比重比变色硅燥剂的吸湿能力变化与变色硅胶的吸湿能力变化基本相似。胶大 30% 左右, 同样的空间中蒙脱石活性干燥剂可以放更多一些。此外, 蒙脱石活性干燥剂的价格不到变 色硅胶的一半, 其废弃物对环境没有污染。因而用蒙脱石活性干燥剂来代替变色硅胶是适宜的。7结论从以上试验可知:a.蒙脱石活性干燥剂的吸湿能力、再生(上接第 34 页)3. 6其他虽然铝与 ED TA 络合率很高, 但毕竟达提高纯金属分析的重要手段。不到 100% 络合, 所以不能用 ED TA络合的参考文献1 杨德俊编著, 络合滴定理论及应用.版社出版, 1965 年摩尔数直接换算铝的百分含量。 应采用标样来标定滴定度。