(1)方法提要 试样用酸溶解,试液经水解分离钨、铌、钼、钛及大部分锆后,在含有0.13mol/L溴酸钠的8.5~10mol/L硝酸介质中,用甲基异丁基甲酮萃取铈(Ⅳ),使其与其他稀土元素、铁、镍和部分锆分离,然后用过氧化氢-硝酸溶液反萃取铈,铈与偶氮胂Ⅲ生成蓝色络合物,于675nm波长处测量吸光度,从校准曲线上查得铈量。
本方法适用于高温合金中铈含量的测定,测定范围为0.003%~0.20%(质量分数)。
(2)主要试剂
1)盐酸(1.19g/mL)、硝酸(1.42g/mL)、高氯酸(1.69g/mL)、过氧化氢(1.10g/mL)、盐酸(1+50)、硝酸(1+1)、硝酸(5+95)。
2)氢氧化钠:固体。
3)抗坏血酸:固体。
4)硝酸(1mol/L):存放于暗处。
5)氢氧化钠溶液(50g/L)。
6)二甲基黄乙醇溶液:1g/L乙醇溶液。
7)反萃取液:过氧化氢与硝酸(1mol/L)按体积比1∶10混合,现用现配。
8)溴酸钠溶液(2mol/L)。
9)混合洗液:溴酸钠溶液与硝酸(1mol/L)按体积比1∶15混合,现用现配。
10)甲基异丁基甲酮(MIBK)溶液:取溴酸钠溶液1份、硝酸(1mol/L)15份及甲基异丁基甲酮15份,一起置于分液漏斗中,振荡1min,静置,弃去水相,有机相备用,随用随时处理。
11)铈标准溶液A(15μg/mL):称取0.0184g预先在750℃灼烧10~15min的二氧化铈,置于150mL烧杯中,加入30mL硝酸溶液(1+1)、1~2mL过氧化氢,摇匀,微热至二氧化铈全部溶解,并煮沸10~20min,冷却至室温,移入1000mL容量瓶中,用硝酸溶液(5+95)稀释至刻度,摇匀。
12)铈标准溶液B(1.5μg/mL):移取50.00mL铈标准溶液A,置于500mL容量瓶中,用硝酸溶液(5+95)稀释至刻度,摇匀。
13)偶氮胂Ⅲ溶液(1g/L)。
14)磺基水杨酸溶液(100g/L):配制时用氢氧化钠调节至pH值约为2.4。
15)一氯乙酸溶液(100g/L):配制时用氢氧化钠调节至pH值约为2.4。(www.xing528.com)
16)磷酸二氢钾溶液(20g/L)。
17)偶氮胂Ⅲ显色液:于1000mL容量瓶中加入50mL偶氮胂Ⅲ溶液(1g/L)、100mL磺基水杨酸溶液和100mL一氯乙酸溶液,用水稀释至刻度,摇匀。
重配偶氮胂Ⅲ显色液时,应校正校准曲线,因偶氮胂Ⅲ质量对铈的测定影响较大。
(3)分析步骤
1)试样:称取0.50g试样(铈的质量分数大于0.015%时可减少称样量),精确至0.0001g。
2)空白试验:随同试样做空白试验,每次测定都应带试剂空白。
3)测定
①试液的制备:将试样置于100mL烧杯中,加入20~30mL盐酸(1.19g/mL)、5~6mL硝酸(1.42g/mL),微热至试样完全溶解,加入1.5~3mL高氯酸(1.69g/mL),加热蒸发至冒高氯酸烟,使铬氧化完全,继续蒸发至近干(应将高氯酸蒸发至近干,否则不易水解完全。但若在高温下蒸发过干,又会使结果偏低,故应谨慎掌握此步骤),加入20mL热水,煮沸至盐类溶解,冷却至室温,移入25mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,用干的致密滤纸过滤。
移取5.00mL滤液置于60mL分液漏斗中,加入9mL硝酸(1.42g/mL)、1mL溴酸钠溶液,混匀,加入15mL甲基异丁基甲酮溶液,振荡1min,待两相分层后,将水相放入另一个分液漏斗中,加入15mL甲基异丁基甲酮溶液,再萃取一次,弃去水相,合并有机相,加入3mL混合洗液,轻摇三下,分层后弃去水相,同样再洗一次(用混合洗液洗涤有机相时,应严格控制轻摇三下,否则将降低铈的回收率),然后分别以10mL和5mL反萃取液反萃取两次,每次振荡0.5min,将水相合并于50mL烧杯中(用过的甲基异丁基甲酮立即用水洗净后可反复使用,用时需处理),加入1.5~3mL高氯酸(1.69g/mL),加热蒸发至冒高氯酸烟,使铬氧化完全,用盐酸(1.19g/mL)和氯化钠挥铬,反复操作使铬挥尽后(应注意将铬挥尽,否则测定结果要偏高。含钨、铌较低的试样,也可在溶解试样后,冒高氯酸烟时就挥铬),继续蒸发至近干,注入少量水,加热使盐类溶解,冷却至室温,移入25mL容量瓶中(含锆试样应在显色前加入0.5mL磷酸二氢钾溶液,以络合被部分萃取的微量锆)。
显色液:向试液中加入30~40mg抗坏血酸、1滴二甲基黄乙醇溶液,用氢氧化钠溶液调节试液由红色变黄色,再用盐酸溶液(1+50)调节试液至红色,准确加入10.00mL偶氮胂Ⅲ显色液,用水稀释至刻度,摇匀,放置5~10min。
②测量:将显色液移入3cm吸收皿中,以空白试液为参比,于675nm波长处测量吸光度,从校准曲线上查得铈量。
4)校准曲线的绘制:于数个50mL烧杯中,依次加入0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、8.00mL、12.00mL铈标准溶液B,各加入3滴或4滴高氯酸(1.69g/mL),加热蒸发至干,加入5mL硝酸(1mol/L),微热使盐类溶解,并用9mL硝酸(1mol/L)转移试液至60mL分液漏斗中,加入1mL溴酸钠溶液,摇匀,加入15mL甲基异丁基甲酮,然后按试样溶液进行操作。将两次反萃取后的水相合并于50mL烧杯中,加入1mL高氯酸(1.69g/mL),加热蒸发至冒高氯酸烟,并继续蒸发至近干,再按试样溶液显色,以未加铈的那份溶液为参比液,测量其吸光度。
以吸光度为纵坐标,相应的铈量为横坐标,绘制成校准曲线。
(4)结果计算 试样中铈的质量分数的计算公式为
式中 m1——从校准曲线上查得的铈量(mg);
m——显色液中所含的试样量(mg)。
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