铝合金中铝含量的测定(返滴定、xo)

铝合金中铝含量的测定(返滴定、xo)

一、实验目的：

1.学习和掌握铝含量的测定方法和技巧。

2.了解返滴定和X射线荧光分析在铝含量测定中的应用。

二、实验原理

1.返滴定法

1.1 基本概念

返滴定是以一种化学反应为驱动力，通过溶液中不断连续地滴加成量已知的试剂，使

试剂经过反应与溶液中所含的待测物充分反应得出准确含量的一种方法(也称为反向氧化

滴定，或称自动返滴定)。

1.2 适用范围及优点

返滴定法适用于测定无机物的化学含量，特别是金属离子和有机物的含量。它有准确、快速、简便、自动化程度高，所需试剂简单和易得等优点，特别适用于制药工业和化工生

产中快速测定药物中金属离子含量、评价复合融合剂的效果、监测发酵过程中污染物的含量、质量控制等领域。

1.3 基本原理

以测定铝含量为例。铝可溶于酸中形成Al3+离子，与EDTA络合剂形成无色络合物，

其配合物常数很大，所以可以溶于水。其化学方程式如下：

Al3+ + H2Y2- → AlY^- + 2H+

加入少量醋酸使溶液中EDTA络合剂的稳定性增加，当滴加过量的EDTA-K2试剂时，溶液又可与EDTA络合剂反应，溶液中的Al3+离子便与EDTA络合物脱离反应，起始滴定点达到。

反应完的EDTA测定液中还存在氧化性较强的Cr（VI）离子，它与少量I-离子在NaHCO3的缓冲溶液中发生反应，使Cr（VI）被还原成Cr（III）离子，并同时将I-离子氧化成I2，形成了黄褐色I2溶液。当返滴加I-时，I-与I2反应，发生显色，溶液由黄褐色转变为蓝色，滴定点达到，反应式如下：

I2 + 2 e- → 2 I-

2 HI + I2 → 2 HI3

总反应方程式如下：

Al3+ + H2Y2- + H+ → AlY^- + 2H+

Cr2O7^2- + 14H+ + 6 I- → 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O

2Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2 NaI

2. X射线荧光分析法

2.1 基本概念

X射线荧光分析是利用X射线的诱导作用，使由物质组成的样品发射出特定的荧光X

射线，然后用荧光X射线来表示材料成分的一种分析方法。X射线荧光分析仪包括X射线管、样品台、荧光计数器、数据采集器及X射线荧光分析仪控制设备等仪器组成。

2.2 原理

以测定铝含量为例。用单色（银阳极）X射线照射样品，样品吸收后发出荧光辐射，荧光辐射激发了荧光计数器，荧光计数器产生的信号电压，经过电路的处理，显现出一组含

铝峰的图谱，使用此谱即可测定铝的含量。

三、实验步骤

3.1 返滴定法

3.1.1 样品的制备

将铝合金样品打成粉末，称取0.5g样品，溶于5ml HCl中，滴加少量醋酸使溶液的pH 值控制在3~4之间，将溶液转移至100ml移液瓶中，定容至刻度线，得到1mol/L的铝试剂。

3.1.2 操作流程

(1)荧光液制备: 取约2g同样离子强荧光剂，粉碎均匀，加入30ml异丙醇，摇晃均匀，待其完全溶解后，加入80ml去离子水，摇匀，称取5ml滴加入装有2ml异丙醇和4ml去离子水的玻璃液滴瓶中，强烈摇晃，得到荧光液。

(2)荧光计数器标定：用标定荧光液按下列操作进行校正。

a.保证荧光计数器对X射线荧光进行响应，根据荧光计数器供应商的说明书，调整X

射线液晶显示器以使其读数范围为0-9999。

b.封装荧光液，架设荧光计数器，打开电源。确保荧光计数器和X射线荧光分析系统正常工作，等待预热2~3 min，然后按下数据采集器上的“标定”键，系统自动标定，待接头灯亮后，系统自动标定结束。如标定过程中阶跃高度变化不到±2.5%时重复标定。

c.打开数据采集器上的“谱”键，通过电子表获得荧光谱图，标定下的荧光谱峰对其能量、强度数值进行读数确定。

(3)样品的测试

按下列步骤操作：

a.用荧光液洗净测试装置，然后固定铝合金样品，用花岗岩制的钻孔器钻取一定深度穿过涂层，及时吹去锥形钻床的挽装物和钢屑痕迹，用荧光液擦拭干净，然后用干燥的气流吹干。

b.选择合适的测试条件，如电压1000V；电流0.2mA；样品离X射线管端的距离确定为

3.5cm。

c.载入荧光计数器，开始测试，记录每组计数器的荧光信号电压V值，按操作a、b的条件反复测试3次，取平均值作为荧光谱峰V值。

d.处理数据，由峰位置计算出铝的含量。

3.2 X射线荧光分析法

3.2.1 样品制备

将铝合金样品打成粉末，加入少量稳定剂制成固体荧光样品。

3.2.2 操作流程

按下列步骤操作：

a.用荧光液洗净测试装置，然后建立稳定机型荧光强度表、荧光描本定标法表。按照实验要求测定样品，并与荧光强度表协调，得出荧光强度表上物质成分的含量。

b.测定次数不应少于三次，并保持荧光计数器登记验证的合理性，检测结果应稳定在误差范围内。

c.利用一定数学计算方法(如“考克”法)，将测试结果转换为实际含量结果提供测定结果的准确性。四、实验结果及分析

4.1 实验数据

4.1.1 返滴定法

加入EDTA-K2试剂的体积V(ml)

荧光计数器的读数

差数的平均值

第一次

7.2

10963

9187

9255

9200

4.1.2 X射线荧光分析法

含量計算

10.8

7.40%

7.59%

4.2 数据分析

两种方法计算出的铝含量相差不大，可以参考前面实验原理部分，返滴定法和X射线荧光分析法分别测试样品的原理和操作流程，两种方法的优缺点进行比较，总结出各自适用的范围和特点，对工业实践有实际指导意义。同时，在操作中，应注意掌握操作技巧，遵守实验安全规定。