УДК 669.715.001.4:006.354 Группа В59
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
С
ГОСТ
11739.5—90
Методы определения ванадия
Aluminium casting and wrought alloys. Methods for determination of Vanadium
ОКСТУ 1709
Срок действия с 01.07.91
до 01.07.96
Настоящий стандарт устанавливает фотометрический (при массовой доле от 0,005 до 0,5%) и атомно-абсорбционный (при массовой доле от 0,05 до 0,5%) методы определения ванадия.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 25086 с дополнением.
За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ
Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в смеси соляной и азотной кислот, окислении ванадия до пятивалентного марганцовокислым калием, образовании желтой фосфорно-вольфрамо-ванадиевой гетерополикислоты, ее экстракции изобутиловым спиртом и измерении оптической плотности экстракта при длине волны 400 нм.
Аппаратура, реактивы и растворы Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, плотностью 1,19 г/см3.
Кислота азотная по ГОСТ 4461, плотностью 1,35—1,40 г/см и раствор 1:7,5.
Смесь соляной и азотной кислот в соотношении 3:1.
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
И
Перепечатка воспрещена
здание официальноеКислота серная по ГОСТ 4204, плотностью 1,84 г/см3 и раствор 1:3.Кислота ортофосфорная по ГОСТ 6552, плотностью 1,70 г/см3.
Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, раствор 0,01 моль/дм3.
Кислота щавелевая по ГОСТ 22180, раствор 40 г/дм3.
Натрий вольфрамовокислый по ГОСТ 18289, раствор 50 г/дм3: 50 г вольфрамовокислого натрия растворяют при нагревании в 150 см3 воды, раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.
Спирт изобутиловый по ГОСТ 6016.
Аммоний ванадиевокислый мета по ГОСТ 9336.
Стандартный раствор ванадия: 0,2296 г ванадиевокислого аммония растворяют в 170 см3 раствора азотной кислоты. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 стандартного раствора содержит 0,0001 г ванадия.
Проведение анализа
Навеску пробы массой согласно табл. 1 помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 40 см3 смеси кислот и растворяют при нагревании.
Таблица 1
|
Массовая доля ванадия, % |
Масса навески пробы, г |
Объем ашквотнон части, см3 |
|
От 0,005 до 0,05 включ. |
1 |
50 |
|
Св. 0,05 » 0,1 » |
0,5 |
25 |
|
» 0,1 » 0,5 » |
0,2 |
25 |
По окончании растворения приливают в колбу 20 см3 серной кислоты, перемешивают и выпаривают раствор до появления белых паров. Раствор охлаждают, приливают 60—80 см3 воды и нагревают до растворения солей. Если раствор не прозрачен, его фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») в коническую колбу вместимостью 250 см3. Фильтр с осадком промывают 2—3 раза небольшими порциями горячей воды и отбрасывают, если массовая доля кремния в анализируемом сплаве не превышает 1 %.
При массовой доле кремния свыше 1% фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, не допуская воспламенения, и прокаливают при температуре 500—600 °С в течение 2—3 мин. После охлаждения в тигель добавляют четыре 30капли серной кислоты, 5 см3 фтористоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту до получения прозрачного раствора. Раствор выпаривают досуха, приливают к сухому остатку в тигле 5—7 см3 раствора серной кислоты и растворяют его при нагревании. Раствор охлаждают, при необходимости фильтруют через маленький плотный фильтр («синяя лента») и присоединяют к основному фильтрату в конической колбе. Основной раствор упаривают, если необходимо, до объема менее 100 см3, охлаждают и переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Аликвотную часть раствора согласно табл. 1 отбирают в делительную воронку вместимостью 100 см3, приливают 4 см3 ор- тофосфорной кислоты, 4 см3 раствора вольфрамовокислого натрия и перемешивают. Затем добавляют по каплям раствор марганцовокислого калия до устойчивой розовой окраски. Через 10 мин добавляют по каплям раствор щавелевой кислоты до исчезновения розовой окраски. Через 5 мин приливают 1 см3 азотной кислоты, хорошо перемешивают раствор, прибавляют 10 см3 изобутилового спирта, воронку закрывают пробкой и встряхивают 1—2 мин. Отделяют органическую фазу (экстракт), собирая ее в сухую мерную колбу вместимостью 25 см3, доливают изобутиловым спиртом до метки и перемешивают.
Оптическую плотность экстракта измеряют не позднее чем через 1 ч после экстракции при длине волны 400 нм в кювете с толщиной слоя 50 мм при массовой доле ванадия от 0,005 до 0,1% и 30 мм при массовой доле ванадия свыше 0,1 % • Раствором сравнения служит изобутиловый спирт.
Растворы контрольного опыта готовят по п. 2.3.1, используя вместо навески пробы навеску алюминия. Среднюю оптическую плотность экстрактов двух контрольных опытов вычитают из оптической плотности экстракта пробы.
Массовую долю ванадия рассчитывают по градуировочному графику.
Построение градуировочных графиков
При массовой доле ванадия от 0,005 до 0,05% в шесть конических колб вместимостью по 250 см3 помещают навески алюминия массой 1 г и растворяют в 40 см3 смеси кислот. Затем в четыре колбы отмеряют 0,5; 1,0; 3,0; 5,0 см3 стандартного раствора ванадия, что соответствует 0,00005; 0,0001; 0,0003; 0,0005 г ванадия.
При массовой доле ванадия от 0,05 до 0,1% в семь конических колб вместимостью по 250 см3 помещают навески алюминия массой 0,5 г и после их растворения в 40 см3 смеси кислот в пять из них отмеряют 2,5; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 см3 стандартного раствора ванадия, что соответствует 0,00025; 0,00035; 0,0004; 0,00045;0,0005 г ванадия.
При массовой доле ванадия от 0,1 до 0,5% в семь конических колб вместимостью по 250 см3 помещают навески алюминия массой 0,2 г и после их растворения в 40 см3 смеси кислот в пять из них приливают 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 см3 стандартного раствора ванадия, что соответствует 0,0002; 0,0004; 0,0006; 0,0008; 0,001 г ванадия.
В колбы приливают по 20 см3 серной кислоты и продолжают по пп. 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.3.
Растворы, не содержащие ванадия, служат растворами контрольного опыта при построении градуировочных графиков.
По полученным значениям оптической плотности экстрактов и соответствующим им массам ванадия строят градуировочные графики.
Обработка результатов
Массовую долю ванадия (X) в процентах вычисляют по формуле
Х= — -100, (1)
т1 ’
где т — масса ванадия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г;
т. — масса навески пробы в аликвотной части раствора, г.
Расхождения результатов не должны превышать значений. указанных в табл. 2.
Таблица 2
|
Массовая доля ванадия, % |
Абсолютное допускаемое расхождение, |
|||||||
|
результатов параллельных определений |
результатов анализ |
|||||||
|
От |
0.005 |
до |
0,010 |
ВКЛЮЧ. |
0,003 |
0,004 |
||
|
Св. |
0,010 |
» |
0,040 |
» |
0,004 |
0,005 |
||
|
» |
0,04 |
» |
0,07 |
» |
0,01 |
0,02 |
||
|
» |
0,07 |
» |
0,10 |
» |
0,02 |
0,03 |
||
|
» |
0,10- |
» |
0,25 |
|
0,03 |
0,05 |
||
|
» |
0,25 |
» |
0,50 |
» |
0,04 |
0,06 |
||
3. АТОМНО-АБСОРБЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ
Сущность метода
Метод основан на растворении пробы в соляной кислоте в присутствии пероксида водорода и последующем измерении атомной абсорбции ванадия при длине волны 318,5 нм в пламени ацетилен- закись азота.
Аппаратура, реактивы и растворы
Спектрофотометр атомно-абсорбционный с источником излучения для ванадия.Ацетилен по ГОСТ 5457.
Закись азота медицинская.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, плотностью 1,19 г/см3, раствор 1:1 и 1:99.
Кислота азотная по ГОСТ 4461, плотностью 1,35—1,40 г/см3.
Кислота серная по ГОСТ 4204, плотностью 1,84 г/см3, раствор
Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484.
Водорода пероксид по ГОСТ 10929.
Никель хлористый по ГОСТ 4038, раствор 1 г/дм3.
Алюминий по ГОСТ 11069 марки А999.
Раствор алюминия 20 г/дм3: 10 г алюминия помещают в стакан вместимостью 500 см3, добавляют 50 см3 воды, затем небольшими порциями 300 см3 раствора соляной кислоты (1:1) и растворяют при умеренном нагревании, добавляя 1 см3 раствора хлористого никеля. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Аммоний ванадиевокислый мета по ГОСТ 9336.
Стандартные растворы ванадия.
Раствор А: 2,2963 г ванадиевокислого аммония помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 50 см3 воды, 100 см3 раствора соляной кислоты (1:1) и растворяют при умеренном нагревании. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора А содержит 0,001 г ванадия.
Раствор Б: 10 см3 раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, приливают 10 см3 раствора соляной кислоты (1:1), доливают водой до метки и перемешивают.
1 см3 раствора Б содержит 0,0001 г ванадия.
Проведение анализа
Навеску пробы массой 0,5 г помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают приблизительно 10 см3 воды и затем небольшими порциями 25 см3 раствора соляной кислоты (1:1). Колбу накрывают часовым стеклом, нагревают до полного растворения навески, добавляют 3—5 капель пероксида водорода и кипятят раствор в течение 3 мин.
Часовое стекло и стенки колбы ополаскивают водой. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
При массовой доле кремния менее 1% раствор, если он не прозрачен, фильтруют через сухой фильтр средней плотности («белая лента») в стакан, отбрасывая первые порции фильтрата.
При массовой доле кремния свыше 1% после окончания растворения по п. 3.3.1 раствор фильтруют через фильтр средней плотности («белая лента») в мерную колбу вместимостью 100 см3. Осадок на фильтре промывают 3—4 раза горячим раствором соляной кислоты (1:99) порциями по 10 см3 (основной фильтрат).
Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают, озоляют, не допуская воспламенения, и прокаливают при температуре 500—600 °С в течение 3 мин. После охлаждения к содержимому тигля добавляют 4 капли серной кислоты, 5 см3 фтористоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту до получения прозрачного раствора. Далее раствор упаривают досуха, после охлаждения остаток смачивают 2—3 см3 воды и растворяют в 2—3 см3 раствора соляной кислоты (1:1) при нагревании.
Раствор присоединяют к основному фильтрату в мерной колбе вместимостью 100 см3, доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор контрольного опыта готовят согласно пп. 3.3.1, 3.3.2 или 3.3.3, используя вместо навески пробы навеску алюминия. *
Построение градуировочного графика
В семь мерных колб вместимостью по 100 см3 приливают по 25 см3 раствора алюминия, в три из них отмеряют 2,5; 5,0; 10,0 см3 стандартного раствора Б, в следующие три отмеряют 1,5; 2,0; 2,5 см3 стандартного раствора А, что соответствует 0,00025; 0,0005; 0,001; 0,0015; 0,002; 0,0025 г ванадия. Растворы в мерных колбах доливают водой до метки и перемешивают.
Раствор пробы, раствор контрольного опыта и растворы для построения градуировочного графика распыляют в пламя ацетилен-закись азота и измеряют атомную абсорбцию ванадия при длине волны 318,5 нм.
По полученным значениям атомной абсорбции и соответствующим им массовым концентрациям ванадия строят градуировочный график.
Массовую концентрацию ванадия в растворе пробы и в растворе контрольного опыта определяют по градуировочному графику.
Обработка результатов
.1. Массовую долю ванадия (Ai) в процентах вычисляют по формуле
X—.юр (2)
где Cj — массовая концентрация ванадия в растворе пробы, найденная по градуировочному графику, г/см3;
С2 —массовая концентрация ванадия в растворе контрольного опыта, найденная по градуировочному графику, г/см3;
