磷的測定方法有酸堿滴定法和光度法。光度法又可分為磷鉬釩酸光度法和鉍磷鉬藍(lán)光度法等。我國國家標(biāo)準(zhǔn)有:GB/T 6730.18—2006《鐵礦石 磷含量的測定 鉬藍(lán)分光光度法》,GB/T 6730.19—1986《鐵礦石化學(xué)分析方法 鉍磷鉬藍(lán)光度法測定磷量》,GB/T 6730.20—1986《鐵礦石化學(xué)分析方法 容量法測定磷量》。國際標(biāo)準(zhǔn)有:ISO 2599—2003《鐵礦石 磷含量的測定—滴定法》,ISO 4687—1—1992《鐵礦石 磷含量的測定—第1部分:鉬藍(lán)分光光度法》。
酸堿滴定法
1.原理及干擾
在硝酸介質(zhì)中,磷與鉬酸銨生成磷鉬酸銨黃色沉淀,過濾后用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液溶解,以酚酞作指示劑,用硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過量的氫氧化鈉。
在酸溶解試樣時(shí),鈦、鋯形成磷酸鹽沉淀,使結(jié)果偏低,堿熔后用水浸取可分離除去。釩能延遲磷鉬酸鹽沉淀,并會(huì)使沉淀不完全。礬(Ⅴ)與鉬酸銨生成礬鉬酸鹽沉淀,但礬(Ⅳ)的磷鉬酸鹽沉淀只有在熱溶液中才能產(chǎn)生。為消除釩的影響,應(yīng)將礬還原成礬(Ⅳ),并在室溫下進(jìn)行磷的沉淀。當(dāng)沉淀溫度不高于45℃時(shí),少量的砷不產(chǎn)生沉淀,含砷量高時(shí),可在酸處理試樣之際加入氫溴酸,使砷呈溴化砷揮發(fā)除去。硅酸能生成硅鉬酸銨沉淀而影響測定,可在鹽酸或硝酸中脫水過濾除去。氟存在時(shí)能減慢沉淀速度,少量氟可在沉淀前加入硼酸絡(luò)合或蒸干除去。大量鹽酸、硫酸及其鹽類的存在能延遲沉淀和增加沉淀的溶解度,當(dāng)量不高時(shí),其作用不顯著。
2.試劑配制
硝酸鉀溶液,20 g /L,將20g硝酸鉀溶于1 L煮沸過經(jīng)冷卻的水中,搖勻。
鉬酸銨溶液,將A液(70 g鉬酸銨溶于53mL氨水和267mL水中制成)慢慢地傾入B液(267mL硝酸與400 mL水混勻而成)中,冷卻,靜置過夜,過濾。
氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,c(NaOH)= 0.1mol/L,稱取4g氫氧化鈉(優(yōu)級(jí)純)溶于煮沸并冷卻的水中,以水定容1L。
硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,c(HNO3)= 0.1mol/L,量取7mL硝酸(優(yōu)級(jí)純)于lL容量瓶中,用煮沸并冷卻的水定容。
酚酞溶液,10g/L,溶解0.1 g酚酞于90mL乙醇中,用水稀釋至100mL,混勻。
氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定:稱取0.5000g預(yù)先在105~110℃烘干1h的鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4),加100mL新煮沸冷卻后的水,加3~4滴酚酞溶液,用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺紅色。濃度計(jì)算:c(NaOH) = m / 0.2042V(mol/L),m—稱取鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量,g;V—標(biāo)定所消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL。
硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定:取20.00mL氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,用新煮沸冷卻后的水稀釋成100mL,加3~4滴酚酞溶液,以硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至無色,計(jì)算硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。
3.分析步驟
稱取0.2000~0.5000g試樣于150mL燒杯中,以少量水潤濕,加入15~20mL鹽酸,蓋上表面皿,于電熱板上加熱至試樣完全分解。蒸發(fā)至近干,加入5~10mL硝酸,蒸發(fā)至3~4mL,然后用少許水稀釋,用中速濾紙過濾于500mL錐形瓶中。用熱水洗滌燒杯3 ~ 4次,洗滌沉淀8~10次,這時(shí)應(yīng)保持濾液體積在100mL左右。
濾液用氨水中和至有氫氧化物沉淀出現(xiàn),再用硝酸中和至氫氧化物沉淀剛好消失,加入5mL過量的硝酸,一邊搖動(dòng)錐形瓶一邊緩緩加入60~100mL鉬酸銨溶液,振蕩2~3min,沉淀放置4h以上,使磷鉬酸銨沉淀完全。
用密濾紙加入紙漿過濾,先用2%(V/V)硝酸洗液洗滌錐形瓶和沉淀2~3次,再用20g/L硝酸鉀洗液將錐形瓶和沉淀均洗至中性。將沉淀和濾紙一起移入原錐形瓶中,加入30mL煮沸并冷卻的水,小心搖蕩錐形瓶,使濾紙碎成漿狀,準(zhǔn)確加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,充分搖動(dòng),使黃色沉淀溶解,加入5滴10g/L酚酞溶液,再加入5~10mL過量氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液,稍停片刻,用0.1mol/L HNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴,至溶液無色為終點(diǎn)。
與試祥分析同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。
4.計(jì)算結(jié)果
按下式計(jì)算五氧化二磷含量,以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示:
式中,C1 ——標(biāo)定后氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L;
C2 ——標(biāo)定后硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol/L;
V1 ——加入氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL;
V2 ——消耗硝酸標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL;
m ——稱取試樣量,g;
0.001291——1 mL氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液 c(NaOH) = 1.000mol/L相當(dāng)?shù)牧椎牧浚琯。
5.注意事項(xiàng)
(1)酸不溶試樣可用過氧化鈉、氫氧化鈉熔融,浸取,過濾,濾液以硝酸酸化蒸至近干,脫水,過濾除硅,在濾液中沉淀磷,以下操作同分析步驟。
(2)用20g/L硝酸鉀洗沉淀至中性必須檢查,用試管接取20滴濾液,加1~2滴酚酞指示劑,滴入l滴氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)呈現(xiàn)紅色。
(3)試樣中含磷量較低時(shí),溶液應(yīng)加熱至40~50℃,再加鉬酸銨溶液并振蕩數(shù)分鐘。
(4)如試樣中有釩(Ⅴ)存在,可加入少量鹽酸羥胺或硫酸亞鐵將釩(Ⅴ)還原為釩(Ⅳ)。