钢铁中磷的分析

工业分析与检验一班2009113040119 王栋

钢铁中磷的分析

[摘要]研究了分光光度法、磷钼蓝光度法、ICP一AES法、原子吸收分光光度计测定钢铁中磷的方法的稳定性问题。及对磷的介绍。

[关键字]分光光度法磷钼蓝光度法ICP一AES法原子吸收分光光度计法磷钢铁

关于磷的分析方法的研究已有许多报道, 磷钼蓝光度法作为测定钢铁中磷的方法已有较长的历史, 目前我国检验检疫系统对钢材中的磷的测定一般采用比色法或使用ICP 等方法, 对于磷含量在0.020%左右及以下的情况下, 分析所得到的结果偏差较大。原子吸收因灵敏度高, 干扰少而广泛用于分析领域。本文将介绍几种关于磷的分析方法。

磷的分析方法

1分光光度法

1．1实验部分

1.11主要仪器与试剂：分光光度计:721型；上海第三分析仪器厂产;硝酸:2:3(2份浓HN03与3份水混合均匀);高锰酸钾溶液:4%;酒石酸钾钠一钥酸按混合液:20%的钼酸铵与20%的酒石酸钾钠溶液等体积混合; NaF一SnCl2几混合液:先配制

2.4%NaF溶液，然后每100rnLNaF 溶液中加人0.2gSnCl2，溶解摇匀(现用现配)。经常使用时可大量配制NaF溶液，在使用时取部分溶液加人SnCl2飞。NaF溶液可长时间单独保存;硫脲溶液:1%(当日配制)。

1.1

2.实验步骤：(l)称取试样50mg，置于150mL锥形瓶中，加人硝酸(2:3)10mL，加热至试样溶解。加高锰酸钾2一3滴，继续煮沸10s，取下，加人酒石酸钾钠一钼酸铵混合液5mL，立即加NaF一SnCl2几混合液40rnL，摇匀，流水冷却，立即以水作参比，用2cm比色皿，在波长650nm处测量吸光度。(2)步骤同(1)，只是在加人NaF一SnCl2混合液40mL后，加人硫脲50mL，摇匀，流水冷却，立即测吸光度;待35min后，再测其吸光度。

1.13标准曲线的绘制：(l)称取与试样同质量而含磷量不同的标钢，按1.2中(l)的分析步骤测定吸光度，并绘制曲线。

1．2结果与讨论

1．21硫脲的加入量与溶液颜色稳定时间的关系本法采用在显色后的溶液中，加人适量的硫脉作稳定剂，加人硫脲使显色后的磷钼蓝颜色由纯蓝色立即转变为天蓝色，使天蓝色能稳定的持续时间延长，达30一40而n，从而提高了结果的准确性。硫脲的加人量与溶液颜色稳定时间的关系，见图l。

从图1看出，加人硫腮40一801llL，溶液的天蓝色均可稳定35而n以上，本法采用加人硫脲601llL。

1．22标准曲线

按1.3所绘制的三条标准曲线是重合的，如图2所示。

三条曲线重合，说明1.3中(1)、(2)两种分析步骤分别测得的值是一致的，说明加硫脉后并不影响测定结果，而使颜色稳定时间相对延长，更便于观察和测定。

1．23样品测定

由1.2(1)、(2)所测得的结果见表l。由表1可知，在无硫脉时立即测得的值与加硫脉后立即测得的值和放置35而n后测得的值是一致的，说明加硫脉后颜色的稳定持续时间延长，使我们有充足的时间观察和测定，测定结果准确。

2.磷钼蓝光度法

2.1仪器与试剂722E型分光光度计；HNO3(1+3);KMnO4溶液（2%）；NaNO2溶液（2%）；钼酸铵溶液（5%）；NaF―SnCl2:(2%―0.2%);尿素溶液：5%。

2.2实验步骤：称取试样0.1000g于100ml两用瓶中，加入硝酸（1+3）10ml，低温加热溶解，煮沸驱除氮的氧化物。滴加高锰酸钾8 ~10滴，使溶液氧化，煮沸至有二氧化锰沉淀析出并维持30s滴加亚硝酸钠溶液还原，直至溶液澄清，煮沸10s。

在试料溶解与氧化后的沸腾溶液中，边摇动边加入钼酸铵5ml，立即迅速加入NaF―SnCl2 20ml，摇匀，加尿素溶液5ml，不立即流水冷却，而让其在自然降温过程中放置越2分钟，使纯蓝色完全转化为天蓝色，然后加水50ml，以水稀释至两用瓶刻度线。于波长660nm处，以1Cm比色皿，以水为参比测定吸光度。

结论：磷的测定首先是将磷转化为正磷酸，试料要完全溶解成清亮的溶液。某些合金钢用稀硝酸溶解后仍有黑色碳化物，应加入高氯酸冒烟后再与钼酸铵反应，能取得良好的结果。因此，磷钼蓝光度法测定磷量仍是目前应用广泛、易于操作的方法。

3.ICP一AES法

3.1 试剂与仪器( 1) 硝酸( 1+3)。( 2) P 标准溶液( 1mg/mL) : 称取

4.3936g经105℃烘干的基准磷酸二氢钾置于250mL烧杯中, 加适量水溶解后移入1000mL容量瓶中, 用水稀释至刻度, 摇匀。( 3) Cu 标准溶液( 1mg/mL) : 称取 1.0000g纯铜置于250mL烧杯中, 加40mL硝酸( 1+3) ,低温加热溶解后, 煮沸, 冷却至室温, 移入1000mL容量瓶中, 用水稀释至刻度, 摇匀。( 4) Mo标准溶液( 1mg/mL) : 称取 1.8402g钼酸铵[(NH4) 6Mo7O24 ·4H2O] 置于250mL 烧杯中, 加适量水溶解后移入1000mL容量瓶中, 用水稀释至刻度, 摇匀。仪器：IRIS A 1000 型电感耦合等离子体发射光谱仪(美国TJA公司)。

3.2实验步骤：（1）样品处理称取0.2000g 样品于150mL 的三角瓶中,加入25mL硝酸( 1+3) , 低温加热溶解完毕后,冷却至室温, 用快速滤纸过滤入100mL 容量瓶中, 用水稀释至刻度, 摇匀。

（2）工作曲线称取0.2000g 高纯铁9 份置于150mL 的三角瓶中, 分别加入相当于0、0.01%、0.03%、0.1%、0.2%的磷标液和0.1%、0.3%、1%、2%的铜标液(多元素同时测定时, 同时加入与待测元素含量相应的其它元素标准溶液) , 按（1）步骤进行操作。上机测定并绘制工作曲线。

结论：本法采用P214.914 nm作为测定磷的分析线,在多组分谱图拟合(MSF)等离子发射光谱法测量的的基础上,辅以标准加入,其优点是:标液和样品不需基体匹配;测量过程中不需要做标准曲线;数据准确可靠;测量时间大大缩短.

4.原子吸收分光光度计法

４．１实验条件与方法

原子吸收分光光度计,紫外可见分光光度计,吸收池,分液漏斗;试剂:磷标准溶液(100mg/L)用分析纯磷酸二氢钾配制(使用时稀释成10μg/mL),硝酸,偏钒酸铵wt=0.25%,钼酸铵15%,高锰酸钾溶液1%,柠檬酸(500g/L),亚硝酸钠(5%),甲基异丁基酮(MIBK)。

４．２方法原理

本方法的原理是基于在酸性溶液中,磷与钼酸铵与钒酸铵形成的杂多酸可被MIBK萃取至有机相中,于422.7nm处测量其吸光度。

称0.5g样品置于125mL锥形瓶,用硝酸和盐酸溶样,再用高氯酸把磷氧化为磷酸根,然后煮沸加入高锰酸钾氧化后,用亚硝酸钠来还原并煮沸驱除氮氧化物。冷至室温后加10mL偏钒酸铵和15mL钼酸铵,过10min移入分液漏斗,加柠檬酸后用MIBK萃取1min,静置分层,弃去水相。测量时先降低燃烧器高度,把比色架固定在燃烧器的狭缝中间位置,再将吸收池放入比色架中间,使光源的光束垂直地从吸收池中部通过,用钙元素的422.7nm的谱线作光源,以相应的试剂空白为参比,用2cm吸收池在原子吸收分光光度计测量吸光度。

４．３结果与讨论

４．３1测量的可行性

1）锐线光源的使用

在光度分析中,A=εCL (1)

(1)式是定量分析的基础。利用紫外可见分光光度计对分子吸收进行测定时,出于仪器本身的单色光是有一定波长范围的光带,因此存在非单色光的入射,导致吸光度A与C关系偏离(1)式。使用原子吸收测量时,所采用的锐线光源能提供波长范围很窄的单色光,能更好的满足(1)式所要求的条件。因此有利于灵敏度的提高和线性范围的扩展。

2）先吸收后分光对测定的影响

紫外分光光度计中采用先分光后吸收的方式,而原子吸收分光光度计采用先吸收后分光的方式。由于此两种方式均基于(1)式,因此均能用于分子吸收的测量,同时因原子吸收分光光度计是先吸收后分光的方式,这样可减少杂散光的存在对测定的影响。

４．３２吸收曲线和溶液酸度及测量波长的选择

本文选用常规的磷钒钼黄光度法测定磷。在25mL容量瓶中加入400μg磷,按实验方法进行试验,钼黄光度法是基于在酸性溶液中磷酸离子与钒酸铵钼酸铵形成黄色络合物P2O5V2O522MoO3nH2O。钒钼黄的稳定性和重复性都比较好,并可用于磷的比色测定。钒钼酸铵溶液的浓度和溶液的酸度及温大,一般以20~30℃即冷至室温为宜。酸度高则显色慢,度低则显色快,但如酸度高于1.6N时,则显色很慢,甚至不显色,酸度低于0.2N时试剂本身显色, 故酸度选择在1.0N左右。常规分光光度计因使用较宽的光谱通带,只能在吸光度随波长变化较小的范围内(通常是吸收峰附近)选择,以期得到较好的线性。而原子吸收引用空心阴极灯为