❶ 原子吸收光譜法測定高濃鈷的分析方法
在酸性條件下[1],有二氯化硒存在時,用硫氰酸銨與飲用水中的鈷反應生成絡合物,丙酮萃取分離,有機相加熱蒸發丙酮後,加硝酸和過氧化氫消解,再利用基體改進劑技術[2],自動進樣,石墨爐原子吸收光譜法測定,測定結果滿意,檢出限可達0.47 g·L一 。
1.1 主要儀器與試劑
瓦里安AA-64O型原子吸收分光光度計
熱解石墨管(瓦里安公司)
鈷標准溶液:1.00mg·L (國家標准物質中心提供)
鎂一鈀混合基體改進劑:用優級純的硝酸鎂和硝酸鈀配製成600~g·L 鎂和400~g·L 鈀。水為高純水,其餘試劑為優級純。
1.2 儀器工作條件
波長240.7nm,光譜通帶寬度0.2nm,燈電流7mA,氘燈扣背景,進樣體積3O l,原子化階段停氣。
1.3 試驗方法
移取飲用水250ml,加濃鹽酸5.OOml,300g·L 二氯化硒溶液1.OOml,混勻加固體硫氰酸銨0.020g,丙酮30.OOml,振搖5min,靜止分層,將有機相轉移至50ml燒杯中,加熱蒸發丙酮,待丙酮蒸發後,加硝酸(1+3)10.OOml,加過氧化氫溶液1.OOml,加熱濕式消解,水樣澄清後,放冷,加混合基體改進劑1.OOml,並用硝酸(O.1+99.9)定容至25ml,上機自動進樣測定。
2.2 石墨爐測定條件選擇
2.2.1 基體改進劑的作用和用量
試驗證明,添加鎂一鈀混合基體改進劑,鈷的最高允許灰化溫度明顯提高,在改變混合基體改進劑用量時,選擇加入混合基體改進劑1.OOml時,鈷的吸光度達到恆定。
2.2.2 灰化和原子化溫度的選擇
在選定的條件下,採用30.O0/lg·L 鈷溶液,進樣體積3O l時,經試驗,灰化溫度、原子化溫度可分別選擇1450℃和2500℃ 。
2.3 干擾試驗和二氯化硒的作用
試驗證明,水樣中的Fe。+與SCN一易反應生成Fe(SCN);一,水樣中的Cu2+濃度高時,也生成硫氰酸銅,它們都影響鈷的測定。而在水樣中加入二氯化硒溶液能將Fe、Cu。+還原為低價的離子,為消除影響,選擇加入300g ·L 二氯化硒溶液1.00ml。
按試驗方法測定3.00/lg·I 鈷,以下離子不幹擾測定,500倍的Fe抖、Cu抖、Zn抖,700倍的K+、Na+、Ca。+、Mg +,50倍的Mn。+、Cd。+、Pb。+、Ni抖。
2.4 校正曲線和檢出限
取鈷標准溶液,用高純水稀成含鈷0.00~5.00/lg·L 標准系列溶液,按試驗方法進行處理和測定,鈷濃度在0.o0~5.00/lg·L 范圍內呈線性關系,相關系數為0.9985,同時按試驗方法進行l1次空白測定,用CL(是一3)一3SA/S(進樣體積為30/A)計算得出檢出限為0.47 g·L -1 。
❷ 任務鈷精礦中鈷的測定
——電位滴定法
任務描述
鈷礦石中含鈷量根據礦床和礦種不同含量高低不均。對於高含量鈷的測定,目前主要採用滴定法。常用的有EDTA滴定法和氧化還原電位滴定法。由於電位滴定法具有干擾因素少、快速、准確和容易掌握等優點,被廣泛採用於測定高含量鈷。本任務旨在通過實際操作訓練,學會用酸分解法對試樣進行分解,並使用鐵氰化鉀電位滴定法測定鈷含量;能真實、規范記錄原始記錄並按有效數字修約進行結果計算。
任務實施
一、儀器與試劑准備
(1 )儀器:ZD-2型自動電位滴定計;帶雙電極:鉑電極、鎢電極。
(2)HCl(AR)、HNO3(AR)。
(3)氯化銨(工業級,使用前先檢驗)。
(4)氨水-檸檬酸銨混合液:稱取檸檬酸銨50g溶於水中,加氨水350mL,水定容1000mL,充分搖勻。
(5)鐵氰化鉀標准溶液:稱取鐵氰化鉀20g,溶於1000mL水中,干過濾,貯存於棕色瓶中,備用。
(6)鈷標准溶液(ρ(Co)=3.00mg/mL):准確稱取純金屬鈷(≥99.98%)3.0000g置於200mL燒杯中,吹入少量水,緩緩加入硝酸(AR)15mL,停止劇烈反應後,加熱完全溶解,加少量水煮沸,冷卻,移入1000mL容量瓶中,水定容,搖勻。
二、分析步驟
(1)樣品處理:於乾燥的稱量瓶中,准確平行稱取鈷精礦樣品1g,用少量水轉移樣品於150mL燒杯中,滴加10mL HCl、10mL HNO3,蓋上表面皿,於電爐上加熱溶解完全後,取下稍冷,用水吹洗杯壁及表面皿,加熱煮沸,冷卻後移入100mL容量瓶中,以水定容,搖勻。
(2)鐵氰化鉀標准溶液的標定:准確移取鐵氰化鉀溶液20.00mL,平行取三份,分別置於250mL燒杯中,加5g NH4Cl,80mL氨水-檸檬酸銨混合溶液,放一枚塑料封閉的攪拌鐵棒於滴定的燒杯中,將該燒杯置於電位滴定儀上,開動攪拌器,校正儀器的零點、終點後,開始進行滴定,用鈷標准溶液滴定至突躍終點(零點7.0,終點9.5 )。
按下式計算K值:
岩石礦物分析
式中:V1為加入鐵氰化鉀標准溶液的體積,mL;V為滴定時消耗鈷標准溶液的體積,mL。
(3)樣品測定:用滴定管准確滴入一定量的鐵氰化鉀溶液若干毫升(平行取三份),分別置於250mL燒杯中,加5g NH4Cl,80mL氨水-檸檬酸銨混合溶液,放一枚塑料封閉的攪拌鐵棒於滴定的燒杯中,將該燒杯置於電位滴定儀上,開動攪拌器,校正儀器的零點、終點後,准確平行移取上述樣品處理好的溶液10.00~20.00mL,開始進行滴定,用鈷標准溶液返滴定至突躍終點(零點7.0,終點9.5 )。
三、分析結果的計算
岩石礦物分析
式中:w(Co)為鈷的質量分數,%;V1為加入鐵氰化鉀標准溶液的體積,mL;V2為滴定時消耗鈷標准溶液的體積,mL;K為每毫升鐵氰化鉀標准溶液相當於鈷標准溶液的體積,K值在1.01~1.05;m為稱取試樣的質量,g;MMn為試樣中錳含量,%;1.07為鈷與錳的原子量之比。
四、質量表格填寫
任務完成後,填寫附錄一質量表格3、4、5。
任務分析
一、電位滴定法測定鈷精礦中的鈷含量基本原理
本方法是在氨性溶液中,加入一定量的鐵氰化鉀,將Co(Ⅱ)氧化為Co(Ⅲ),過量的鐵氰化鉀用硫酸鈷溶液滴定,按電位法確定終點。其反應式如下:
岩石礦物分析
Ni、Zn、Cu(Ⅱ)和As(Ⅴ)對本法無干擾。Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)干擾測定,可在分解試樣時,氧化至高價而消除其影響。
二、空氣與鐵的干擾與消除
空氣中的氧能把Co(Ⅱ)氧化成Co(Ⅲ),大量鐵的存在能加速這一反應。為防止生成大量氫氧化鐵而吸附鈷,須加入檸檬酸銨配合鐵。一次加入過量的鐵氰化鉀,用返滴定法可消除空氣的影響。
三、錳的干擾與消除
Mn(Ⅱ)在氨性溶液中被鐵氰化鉀氧化為Mn(Ⅲ),因此當Mn(Ⅱ)存在時,本法測得的結果系鈷、錳合量。應預先用硝酸-氯酸鉀將錳分離後,再用電位滴定法測定鈷。或在含氟化物的酸性溶液中,用高錳酸鉀預先滴定Mn(Ⅱ)為Mn(Ⅲ),由於氟化物與Mn(Ⅲ)生成穩定的配合物,所以反應能定量的進行。然後再在氨性溶液中用鐵氰化鉀測定鈷。
有的資料認為可加入甘油和六偏磷酸鈉以消除鐵、空氣中的氧及一定量錳的干擾,鈷含量在10mg以上時,10mg以下的錳不影響測定。
四、有機物的干擾與消除
有機物對電位滴定有嚴重干擾,應在分解試樣時,用高氯酸除去。
本法適用於含1% 以上鈷的測定。
實驗指南與安全提示
二價錳在氨性溶液中被鐵氰化鉀氧化成三價錳,所以當二價錳存在時測定結果為鈷錳合量,故必須減去錳的含量(錳含量在0.1% 以上時應減錳,如低於0.1% 可忽略不計)。若試樣中含錳,可按下述手續將錳分離:稱取1~2 g 試樣,置於250mL 燒杯中,加鹽酸15mL,加熱數分鍾。加硝酸10mL,繼續加熱至試樣完全分解並蒸至近干。然後加入硝酸2~3mL,蒸至近干後,加入硝酸10mL、氯酸鉀1g,煮沸5min,用水沖洗杯壁,過濾,並用0.5% 稀硝酸洗滌沉澱8~10次。將濾液蒸至小體積,加入1∶1硫酸10mL,加熱蒸至冒三氧化硫白煙,取下稍冷,加水並煮沸至可溶性鹽類溶解,以下操作與分析手續相同。
Co(Ⅱ)在氨性溶液中,溫度高時會被空氣中的氧所氧化,故滴定溶液溫度應控制在25℃以下。
終點電位的確定:吸取一定量鐵氰化鉀標准溶液,用硝酸鈷或硫酸鈷溶液進行滴定。根據電位值與消耗硝酸鈷或硫酸鈷溶液的體積(mL),畫出滴定曲線,確定終點電位。
每更換一批標准溶液或試劑時,須預先測定終點電位。
環境溫度超過30℃,分析時加入NH4Cl、鐵氰化鉀溶液後應立即加入氨水-檸檬酸銨溶液進行樣品分析滴定。NH4Cl起冷卻溶液溫度的作用,防止Co2+氧化。
案例分析
江西華鎢贛鈷公司分析測試中心一員工在用電位滴定法測定一鈷精礦中的鈷含量時,從溶解樣品到標定鐵氰化鉀與鈷的滴定度等一系列操作都是按規程的要求進行,在滴定過程中,為了加快測定進度,他在滴定一個樣品的間隙,又在進行下一個樣品的測定準備工作。為此,他用移液管從容量瓶中取出一定體積的含鈷溶液到小燒杯中准備,但沒有加氨水-檸檬酸銨溶液和NH4Cl固體,到實際滴定時才把相關試劑全部加到燒杯中,當滴定結束後計算測定結果時,發現大多數結果有異常,試分析原因。
拓展提高
電位滴定法
一、電位滴定法
電位滴定法是在滴定過程中通過測量電位變化以確定滴定終點的方法。和直接電位法相比,電位滴定法不需要准確的測量電極電位值,因此,溫度、液體接界電位的影響並不重要,其准確度優於直接電位法,普通滴定法是依靠指示劑顏色變化來指示滴定終點,如果待測溶液有顏色或渾濁時,終點的指示就比較困難,或者根本找不到合適的指示劑。電位滴定法是靠電極電位的突躍來指示滴定終點。在滴定到達終點前後,滴液中的待測離子濃度往往連續變化n個數量級,引起電位的突躍,被測成分的含量仍然通過消耗滴定劑的量來計算。
使用不同的指示電極,電位滴定法可以進行酸鹼滴定,氧化還原滴定,配位滴定和沉澱滴定。酸鹼滴定時使用pH玻璃電極為指示電極,在氧化還原滴定中,可以用鉑電極作指示電極。在配位滴定中,若用EDTA 作滴定劑,可以用汞電極作指示電極,在沉澱滴定中,若用硝酸銀滴定鹵素離子,可以用銀電極作指示電極。在滴定過程中,隨著滴定劑的不斷加入,電極電位(E)不斷發生變化,電極電位發生突躍時,說明滴定到達終點。用微分曲線比普通滴定曲線更容易確定滴定終點。
如果使用自動電位滴定儀,在滴定過程中可以自動繪出滴定曲線,自動找出滴定終點,自動給出體積,滴定快捷方便。
進行電位滴定時,被測溶液中插入一個參比電極,一個指示電極組成工作電池。隨著滴定劑的加入,由於發生化學反應,被測離子濃度不斷變化,指示電極的電位也相應地變化。在等當點附近發生電位的突躍。因此測量工作電池電動勢的變化,可確定滴定終點。
二、電位滴定裝置
包括滴定管、滴定池、指示電極、參比電極、計數儀表構成。圖4-1是一種自動滴定裝置。
圖4-1 電位滴定裝置
三、電位滴定法如何確定滴定終點
1.E-V曲線法
以加入滴定劑的體積V(mL )為橫坐標、對應的電動勢E(mV)為縱坐標,繪制E-V曲線,曲線上的拐點所對應的體積為滴定終點。
2.ΔE/ΔV-V曲線
曲線的一部分用外延法繪制,其最高點對應於滴定終點時所消耗滴定劑的體積。
3.Δ2E/ΔV2-V曲線
以二階微商值為縱坐標,加入滴定劑的體積為橫坐標作圖。Δ2E/ΔV2=0所對應的體積即為滴定終點。
四、電位滴定法的應用及電極的選擇(表4 -1)
表4-1 電位滴定法電極的選擇
五、電位滴定法的特點
電位滴定法較指示劑的容量分析法有許多優越的地方,首先可用於有色或混濁的溶液的滴定;在沒有或缺乏指示劑的情況下,可用此法解決;還可用於濃度較稀的試液或滴定反應進行不夠完全的情況;靈敏度和准確度高,並可實現自動化和連續測定。因此用途十分廣泛。
❸ 任務鈷礦石分析方法的選擇
任務描述
自然界已知含鈷礦物有100多種,但具有工業價值的礦物僅十餘種。鈷在地殼中的含量約23×10-6,多伴生於鎳、銅、鐵、鉛、鋅等礦床中。本任務對鈷的化學性質、鈷礦石的分解方法、鈷的分析方法選用等進行了闡述。通過本任務的學習,知道鈷的化學性質,能根據礦石的特性、分析項目的要求及干擾元素的分離等情況選擇適當的分解方法,學會基於被測試樣中鈷含量的高低不同以及對分析結果准確度的要求不同而選用適當的方法,能正確填寫樣品流轉單。
任務分析
一、鈷的性質
1.物理性質
鈷(Co),原子序數是27,相對原子質量58.93,密度8.9g/cm3,熔點1495℃,沸點2930℃,具有光澤的鋼灰色金屬,比較硬而脆。鈷是鐵磁性的,在硬度、抗拉強度、機械加工性能、熱力學性質、電化學行為方面,與鐵和鎳相類似,屬於鐵系元素。加熱到1150℃時磁性消失。
2.化學性質
鈷的化合價為+2價和+3價。在常溫下不和水作用,在潮濕的空氣中也很穩定。一般情況下與氧、硫、氯等非金屬不起作用,但在高溫下發生氧化作用,與氧、硫、氯、溴等發生劇烈反應,生成相應化合物。在空氣中加熱至300℃以上時氧化生成CoO,在白熱時燃燒成Co3O4。氫還原法製成的細金屬鈷粉在空氣中能自燃生成氧化鈷。
由電極電勢看出,鈷是中等活潑的金屬。其化學性質與鐵、鎳相似。
鈷可溶於稀酸中,在發煙硝酸中因生成一層氧化膜而被鈍化,在濃硝酸中反應激烈,在鹽酸和硫酸中反應很緩慢,鈷會緩慢地被氫氟酸、氨水和氫氧化鈉侵蝕。鈷在鹼溶液中比鐵穩定,鈷是兩性金屬。
二、鈷元素在地殼中的分布、賦存狀態及其鈷礦石的分類
鈷在地殼中含量為23×10-6,很少有較大的鈷礦床,明顯比鐵少得多,而且鈷和鐵的熔點不相上下,因此註定它比鐵發現得晚。1735 年,瑞典的布朗特在煅燒鈷礦時得到鈷。
Co(Ⅱ)的化合物有氧化鈷、氫氧化鈷、氯化鈷、硫酸鈷、碳酸鈷、草酸鈷等;Co(Ⅲ)的化合物有氧化高鈷;鈷的配合物有氨配合物([Co(NH3)6]3+、氰配合物[Co(CN)6]4-、硫氰配合物[Co(SCN)4]2-、羰基配合物[Co(CO)4]-、硝基[Co(NO3)4]2-或亞硝基配合物[Co(NO2)6]3-。
鈷在礦物中與砷和硫結合,主要礦物有硫鈷礦Co3S4,含鈷57.99%;砷鈷礦CoAS2,含鈷28.20%;輝砷鈷礦CoAsS,含鈷35.50%;硫銅鈷礦CuCo2S4,含鈷38.06%;鈷黃鐵礦(Fe,Co )S2,含鈷32.94%;方鈷礦 CoAS3,含鈷20.77%;鈷土礦 CoMn2O5· 4H2O,含鈷 18.37%;鈷華 Co(AsO4)3·8H2O,含鈷 9.51%;菱鈷礦 CoCO3,含鈷49.55%;赤礬CoSO4,含鈷20.97%。
單獨的鈷礦床一般為砷化鈷、硫化鈷和鈷土礦三種,前兩種的工業要求大體相同。硫化礦(包括砷化礦)中的鈷邊界品位達0.02%、工業品位為0.03%~0.06%;鈷土礦中的鈷邊界品位為0.30%,工業品位為0.50%。
與鈷共存的元素主要為鐵和鎳。礦石中的銅、鎳作為伴生元素回收。對於伴生的其他元素,也應查明含量及賦存狀態以便考慮能否綜合利用。
三、鈷礦石的分解方法
鈷礦試樣一般可用鹽酸和硝酸分解,必要時可用焦硫酸鉀和碳酸鈉熔融。如試樣為硅酸鹽時,可加氟化物或氫氟酸助溶。不被氫氟酸分解的含鈷礦石,可以用過氧化鈉或氫氧化鈉-硝酸鉀熔融。
砷鈷礦試樣需要用硝酸和硫酸加熱到冒煙使其分解。當試樣中含有大量硫或砷時,宜先灼燒除去大部分的硫或砷,然後再用鹽酸或王水分解。
四、鈷的分離富集方法
鈷沒有簡便而選擇性好的分離方法。目前常用的分離方法主要有氨水沉澱法、1-亞硝基-2-萘酚沉澱法、銅鐵試劑沉澱法、萃取分離法、離子交換法等。
氨水沉澱法是在銨鹽存在下,用氨水將溶液 pH 調至8~9,Hg2+、Be2+、Fe3+、Al3+、Cr(Ⅲ)、Bi3+、Sb3+、Sn4+、Ti4+、Zr4+、Hf4+、Th4+、Mn4+、Nb5+、Ta5+、U(Ⅵ)及稀土離子定量沉澱,Mn2+、Fe2+、Pb2+部分沉澱,Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mg2+、Co2+、Ag+、Cu2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+留於溶液中。
在稀鹽酸溶液中,用1-亞硝基-2-萘酚沉澱鈷,是較完全的,但不能用作分離方法。因鐵、銅、鉍、銀、鉻、鋯、鈦、鉬、釩、錫和硝酸等都有干擾。鋁、鈹、鉛、鎘、錳、鎳、汞、砷、銻、鋅、鈣、鎂和磷則不幹擾。用氧化鋅可以沉澱鋁、鈦、釩、鉻、鐵、砷、鋯、錫、鎢、鈾、磷和大部分銅、鋁、硅。所以用1 -亞硝基-2 -萘酚沉澱鈷之前,常用氧化鋅分離干擾元素。但用氧化鋅沉澱分離干擾元素,常須沉澱二次或三次,這樣就使1-亞硝基-2-萘酚沉澱鈷的方法失去優越性。
銅鐵試劑在酸性溶液中,定量沉澱Fe、Ti、Zr、V(Ⅴ)、U(Ⅳ)、Sn(Ⅳ)、Nb和Ta,可與Al、Cr、Mn、Ni、Co、Zn、Mg和P分離。銅鐵試劑沉澱可用四氯化碳萃取除去。因銅鐵試劑不影響1-亞硝基-2-萘酚沉澱鈷,故銅鐵試劑分離可與1-亞硝基-2-萘酚沉澱鈷結合應用。
用亞硝酸鉀使鈷成亞硝酸鈷鉀沉澱,是一較實用的分離鈷的方法。雖然沉澱的溶解度較大,與大量鎳的分離不完全,沉澱不能作為稱量形式等都是缺點,但此方法選擇性較高,能使幾毫克鈷與大量鐵、銅、鎳,鋁、銻、鉍、鎘、鉻、錳、鋁、鈦、錫、鎢、鈮、鉭、釩、鋅和鋯等元素分離。砷的干擾可預先揮發除去。鈣、鍶、鋇、鉛可以硫酸鹽形式除去。KNO2沉澱法是在乙酸溶液中,鈷與KNO2形成亞硝酸鈷鉀(K3[Co(NO2)6] )沉澱,在酒石酸存在下,Ni、Cr、Al、Fe、Ti、Zr,Nb、Ta、W、Mo及硫化氫組元素不幹擾,Ca、Sr、Ba、Pb干擾此法自Ni中分離的Co,可以硫酸鹽形式沉澱除去。沉澱並不純凈,可能夾帶有W、Ni、Fe等元素。
萃取分離鈷的方法很多,但多數選擇性不高。
用丙酮∶水∶鹽酸=34∶4∶2(體積之比)混合溶液為展開劑,用紙色譜可使鈷與鐵、鈦、銅、錳、鋅、鉻、鎳、釩和鈾等元素分離。此方法已應用於礦石分析。
1-亞硝基-2-萘酚萃取法是在pH=3~7介質中,鈷與試劑形成橙紅色配合物,用苯定量萃取,大量Fe3+用氟化物掩蔽,加入檸檬酸鹽可防止其他金屬離子水解。在配合物形成後,再提高酸度,Ni、Cu、Cr、Fe等配合物立即被破壞,而鈷配合物仍穩定,從而提高萃取的選擇性。方法可用於痕量鈷的萃取分離。鈷的硫氰酸鹽二安替比林配合物可被MIBK定量萃取。Co(Ⅱ)-PAN的配合物也能被三氯甲烷萃取。
介質為HCl(3+1)的試液通過強鹼性陰離子交換柱,Cu、Zn、Fe的氯陰離子被吸附於柱上,Ni、Mn、Cr流出。然後用HCl(1+2)洗脫鈷,Cu、Zn、Fe仍留於柱上。
五、鈷的測定方法
目前仍在用的測定鈷的方法有容量法、極譜法、光度法、原子吸收光譜法和等離子體發射光譜法等。
礦石中鈷的含量一般較低,經常應用比色法進行測定。鈷的比色法很多,最常用的有亞硝基-R-鹽(亞硝基紅鹽)和2-亞硝基-1-萘酚萃取比色法。其他有硫氰酸鹽法、5-Cl-PADAB光度法和PAR比色法、過氧化氫-EDTA比色法等。
亞硝基-R-鹽(亞硝基紅鹽)比色法的優點是在一般情況下不需分離鐵、銅、鎳等元素而直接進行測定;簡便、快速,准確度也較高。採用差示比色,可測定高含量鈷。2-亞硝基-1-萘酚法由於經過萃取,有較高的靈敏度,適用於銅鎳礦中鈷的測定。硫氰酸鹽法由於銅和鐵的干擾,需要掩蔽或分離,目前應用較少。過氧化氫-EDTA比色法是在pH=8的氨性溶液中,用過氧化氫將鈷氧化至三價與EDTA生成紫紅色配合物,藉以比色測定高含量鈷。10mg Fe,12mg Mn,5mg Cu或Ni,1gmgSO4及2g NaCl均不幹擾鈷的測定。
用三氯甲烷萃取鈷與二安替比林甲烷-硫氰酸鹽形成的三元配合物,使鈷與大量銅、鎳分離後,再用PAR比色法測定鈷。此法靈敏度較高,適用於組成復雜的試樣中或大量銅、鎳存在下微克量鈷的測定。
對高含量鈷的測定宜採用容量法。容量法有EDTA法、電位滴定法和碘量法。EDTA法由於銅、鎳、鐵、鋁、鋅等共存離子的干擾,須用亞硝酸鈷鉀或其他方法將鈷與干擾元素分離後再進行滴定。
1.亞硝基-R-鹽(亞硝基紅鹽)比色法
在pH=5.5~7.0的醋酸鹽緩沖溶液中,鈷與亞硝基-R-鹽(1-亞硝基-2萘酚-3,6-二磺酸鈉)形成可溶性紅色配合物。
2.電位滴定法
在氨性溶液中,加入一定量的鐵氰化鉀,將Co(Ⅱ)氧化為Co(Ⅲ),過量的鐵氰化鉀用硫酸鈷溶液滴定,按電位法確定終點。其反應式如下:
岩石礦物分析
本法適用於含1.0% 以上鈷的測定。
3.EDTA容量法
鈷與EDTA形成中等穩定的配合物(lgK=16.3)。能在pH為4~10范圍內應用不同的指示劑進行鈷的配位滴定。
鐵、鋁、錳、鎳、銅、鉛、鋅等金屬離子干擾測定,因此必須將它們除去或掩蔽。對於只含鐵、銅、鈷等較單純的試樣,可用氟化物掩蔽鐵、硫脲掩蔽銅而直接進行測定。多金屬礦則應在乙酸介質中,用亞硝酸鉀沉澱鈷與其他干擾元素分離後,再進行測定。
常用的滴定方法有:以PAN [1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚]為指示劑,用銅鹽溶液回滴;以二甲酚橙為指示劑,用EDTA標准溶液滴定被鈷所置換出的EDTA-鋅中的鋅。
使用PAN作指示劑銅鹽回滴法時,所加的EDTA量可根據鈷量而稍微過量,這樣終點更加明顯。在常溫下反應較慢,應在70℃至近沸狀態下進行滴定。加入有機溶劑(甲醇、異丙醇等),可使終點顏色變化敏銳。
以二甲酚橙為指示劑,不能用EDTA標准溶液直接滴定。因為鐵、鋁、銅、鈷和鎳等能封閉二甲酚橙,雖然用三乙醇胺能掩蔽痕量的鐵、鋁,用鄰啡羅啉能抑制銅、鈷對二甲酚橙的封閉作用,但還不夠理想,故改用置換滴定法,以克服這一缺點。
本法適用於含0.5% 以上鈷的測定。
4.原子吸收光譜法
每毫升溶液中,含10mg鐵,9mg鎳,40mg錫,3mg銀,0.8mg鋁,0.64mg釩、鋁、鈦,0.6mg鉻,6.4mg 鈉,0.4mg 鉀,0.2mg 銅,0.16mg 錳,0.1mg 砷、銻,40μg 鎂,80μg鍶、磷,80μg 鎢,50μg 鉛,48μg 鋇,40μg 鋅、鎘、鉍、鈣,23μg 鈹均不幹擾測定。二氧化硅含量超過40μg/mL干擾測定,當加入高氯酸冒煙處理後,含量達0.8mg/mL亦不幹擾測定。小於15%(體積分數)硝酸,小於5%(體積分數)鹽酸、硫酸不影響測定,高氯酸含量達16%(體積分數)亦不影響測定。磷酸嚴重干擾測定。
方法靈敏度為0.085μg/mL(1% 吸收),最佳測定范圍為2~10μg/mL。
本法適用於鎳礦及鐵礦中鈷的測定。
5.碘量法
Co(Ⅱ)在含有硝酸銨的氨性溶液(pH為9~10)中能被碘氧化成Co(Ⅲ),並與碘生成穩定的硝酸-碘五氨絡鈷的綠色沉澱。過量的碘以澱粉作指示劑,用亞砷酸鈉標准溶液滴定。其反應式如下;
岩石礦物分析
岩石礦物分析
鐵、鋁在氨性溶液中能生成氫氧化物沉澱且易吸附鈷,同時鐵的氫氧化物又影響終點的判斷,加入檸檬酸銨-焦磷酸鈉混合溶液可消除100mg以下鐵、鋁的干擾。2mg錳的影響測定,銅、鎳、鎘、鋅在100mg以下不幹擾。
本法適用於5% 以上鈷的測定。
6.ICP-AES法
ICP-AES法(等離子體發射光譜法)可以同時測定樣品中多元素的含量。當氬氣通過等離子體火炬時,經射頻發生器所產生的交變電磁場使其電離、加速並與其他氬原子碰撞。這種連鎖反應使更多的氬原子電離形成原子、離子、電子的粒子混合氣體——等離子體。等離子體火炬可達6000~8000 K的高溫。過濾或消解處理過的樣品經進樣器中的霧化器被霧化並由氬載氣帶入等離子體火炬中,氣化的樣品分子在等離子體火炬的高溫下被原子化、電離、激發。不同元素的原子在激發或電離時發射出特徵光譜,所以等離子體發射光譜可用來定性樣品中存在的元素。特徵光譜的強弱與樣品中原子濃度有關與標准溶液進行比較,即可定量測定樣品中各元素的含量。
含鈷礦樣經過鹽酸、硝酸分解後,在選定的測量條件下以ICP-AES測定溶液中的Cu、Pb、Zn、Co、Ni等元素的含量。
本法適用於0.10%~20.00% 之間鈷的測定。
六、鈷礦石的分析任務及其分析方法的選擇
在生產實踐中,因不同的鈷礦產品所含雜質元素的組成不同,考慮到其對生產工藝的影響,在對鈷礦樣進行檢驗時,對雜質元素的檢測也要選擇合適的方法進行測定。
對於主品位鈷的測定,如果樣品中鈷含量低於1.00% 以下,一般採用光度法測定,現在通常使用的方法是亞硝基-R-鹽光度法,該方法穩定可靠,樣品經過處理以後可以直接進行測定。鈷含量超過1.00% 時,將樣品適當處理以後,可以使用電位滴定法測定,該方法特別適用於含鈷量比較高的礦物。
鈷礦石中的常見鈣、鎂、鉛、鋅、鎘、銅等元素含量低時可以採用原子吸收法進行測定,含量高時可以使用EDTA滴定法測定;高含量銅亦可用碘量法進行氧化還原滴定;鐵可以用磺基水楊酸光度法或重鉻酸鉀容量法進行測定;鋁一般用鉻天青光度法測定;二氧化硅用硅鉬藍光度法測定;鎳用丁二酮肟光度法測定;磷、砷可用鉬藍光度法測定。其他元素一般在礦物中含量不高,對生產的影響不大,在作為原料檢測時可以酌情考慮是否需要檢測。
技能訓練
實戰訓練
1.學生實訓時按每組5~8人分成幾個小組。
2.每個小組進行角色扮演,利用所學知識並上網查詢相關資料,完成鈷礦石委託樣品從樣品驗收到派發樣品檢驗單工作。
3.填寫附錄一中質量表格1、表格2。
主要是使用微生物檢測方法,檢測滅菌後的微生物變化情況,來確定設定劑量是否合理。檢測劑量的方法分別有:重鉻酸鉀銀計量瓶測量法,薄膜片測量法,有機玻璃片測量法。
❺ 任務鈷礦石中鈷的測定
——亞硝基-R-鹽光度法
任務描述
礦石中鈷的含量一般較低,經常應用光度法進行測定。鈷的光度法很多,最常用的有亞硝基-R-鹽(亞硝基紅鹽)和2 -亞硝基-1 -萘酚萃取光度法。亞硝基-R-鹽(亞硝基紅鹽)光度法的優點是:在一般情況下不需分離鐵、銅、鎳等元素而直接進行測定;簡便、快速,准確度也較高。本任務旨在通過實際操作訓練,學會光度法測定低含量鈷的原理和適用范圍,掌握分光光度計的正確操作。熟練工作曲線的製作方法,通過工作曲線查找測定樣品中鈷的含量,並正確計算測定結果。
任務實施
一、試劑
(1)硫酸溶液(1+4)。
(2)硝酸溶液(1+1)。
(3)氨水溶液(1+1)。
(4)三氯化鐵溶液(2%,硫酸酸化)。
(5)亞硝基-R-鹽溶液(0.2%),過濾備用。
(6)醋酸鈉溶液(50%,m/V)。
(7)鈷標准溶液:稱取0.5000g 金屬鈷(99.95%),溶於10mL 硝酸(1 +1)中,加10mL硫酸(1+1),加熱至冒三氧化硫濃煙,取下,冷卻,用水吹洗表面皿和杯壁,加30mL水,煮沸,冷卻後移入1 L容量瓶中,用水定容。此溶液含鈷0.5mg/mL。吸取50mL上述溶液於500mL容量瓶中,用水定容。此溶液含鈷50 ug/mL。
二、分析步驟
稱取0.2000~0.5000 g試樣於250mL燒杯中,加15mL鹽酸,加熱溶解數分鍾,再加10mL硝酸(若硅酸鹽含量高時,應加2 g左右的氟化銨),繼續加熱分解,加5mL濃硫酸,加熱蒸至冒大量三氧化硫濃煙,取下冷卻。用水吹洗表皿及杯壁,加50mL水,煮沸溶解鹽類,冷卻後移入100mL容量瓶中,以水定容。
吸取部分溶液(5~20mL)於100mL燒杯中,加水至20mL,加入2~3滴三氯化鐵溶液,滴加氨水至鐵開始出現沉澱,立即滴加硫酸溶液(1 +4)至沉澱剛好溶解,加水稀釋至30mL,加10mL醋酸鈉溶液,煮沸,准確加入10mL亞硝基-R-鹽溶液,繼續煮沸2min,加10mL硝酸(1+1),再煮沸1min,冷卻後移入100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,與分析樣品同時做空白試驗。用空白溶液為參比液,用10 mm比色皿在波長530 nm處測定溶液的吸光度。
工作曲線繪制:分別取鈷標准溶液0、50μg、100μg、150μg、200μg、250μg、300μg於100mL燒杯中,用水調整至20mL,加入2~3 滴三氯化鐵溶液,滴加氨水至鐵開始出現沉澱,立即滴加硫酸溶液(1+4)至沉澱剛好溶解,加水稀釋至30mL,加10mL醋酸鈉溶液,煮沸,准確加入10mL亞硝基-R-鹽溶液,繼續煮沸2min,加10mL硝酸(1+1),再煮沸1min,冷卻後移入100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。用空白溶液為參比液,用10 mm比色皿在波長530 nm處測定溶液的吸光度。
三、分析結果計算
測定結果按下式計算:
岩石礦物分析
式中:w(Co)為鈷的質量分數,%;m為稱取試樣的質量,g;m1為從工作曲線上查得分取試液溶液中鈷的質量,μg;m0為從工作曲線上查得空白溶液中鈷的質量,μg;V1為分取試液溶液的體積,mL;V為試液溶液的總體積,mL。
四、質量表格填寫
任務完成後,填寫附錄一質量表格3、4、8。
任務分析
亞硝基-R-鹽測定鈷的原理:在 pH =5.5~7.0 的醋酸鹽緩沖溶液中,鈷與亞硝基-R-鹽(1-亞硝基-2 萘酚-3,6 -二磺酸鈉)形成可溶性紅色配合物。Cu、Ni、Fe(Ⅱ)均能與亞硝基-R-鹽形成有色配合物,但這些配合物在加硝酸煮沸時即被分解。當測定0.01~0.1mg 時,可允許單獨存在2mg Ni、5mg Cu、8mg Fe(Ⅱ)、0.5mg Cr(Ⅲ)、1mg Cr(Ⅵ)。本法可測定0.001%~1.00% 的Co。
實驗指南與安全提示
對於銅、鉛、鋅礦的試樣可用鹽酸、硝酸分解,並加鹽酸蒸干。對於硅含量高的試樣亦可用硝酸-硫酸-氫氟酸在鉑皿中低溫加熱溶解,待冒盡三氧化硫濃煙後,加少量鹽酸和水溶解鹽類。
當試樣中銅含量高時,可在2%(體積分數)的硫酸酸度下,加10mL 100g/L硫代硫酸鈉,放在電爐上加熱煮沸形成海綿狀銅,使溶液清亮,冷卻,加水定容至100mL。吸取部分澄清溶液。
當存在少量鉻時可加高氯酸蒸發至冒白煙,使Cr(Ⅲ)氧化為Cr(Ⅵ),然後分次加入少量已研細的氯化鈉或鹽酸,使鉻呈氯乙醯(CrO2Cl2)氣體狀態除去。
當測定溶液中的含鎳量為5~15mg時,應加入10mL 4g/L亞硝基-R-鹽溶液;當含鎳量為15~30mg時,應加入15mL 4g/L亞硝基-R-鹽溶液。
顯色溶液放置24h,其吸光度仍無變化。
案例分析
贛州某鈷冶金企業化驗員在檢驗報廢鈷渣時使用亞硝基-R-鹽光度法測定含鈷量,前面的操作過程完全符合操作規程的要求,在進行光度測量時,沒有用試劑空白做對比,而是用蒸餾水做參比,請問測定結果與實際結果有什麼差別?
閱讀材料
鈷
鈷的拉丁文原意就是「地下惡魔」。數百年前,德國薩克森州有一個規模很大的銀銅多金屬礦床開采中心,礦工們發現一種外表似銀的礦石,並試驗煉出有價金屬,結果十分糟糕,不但未能提煉出值錢的金屬,而且使工人二氧化硫等毒氣中毒。人們把這件事說成是「地下惡魔」作祟。在教堂里誦讀祈禱文,為工人解脫「地下惡魔」迫害。這個「地下惡魔」其實是輝鈷礦。1753 年,瑞典化學家格·波朗特(G.Brandt )從輝鈷礦中分離出淺玫瑰色的灰色金屬,制出金屬鈷。1780 年瑞典化學家伯格曼(T.Bergman)確定鈷為元素。
自然界已知含鈷礦物近百種,但沒有單獨的鈷礦物,大多伴生於鎳、銅、鐵、鉛、鋅、銀、錳等硫化物礦床中,且含鈷量較低。全世界已探明鈷金屬儲量148 萬噸,中國已探明鈷金屬儲量僅47萬噸。分布於全國24個省(區),其中主要有甘肅、青海、山東、雲南、湖北、青海、河北和山西。這七個省的合計儲量佔全國總保有儲量的71%,其中以甘肅儲量最多,佔全國的28%。此外,安徽、四川、新疆等省(區)也有一定的儲量。
鈷礦物的賦存狀態復雜,礦石品位低,所以提取方法很多而且工藝復雜,回收率較低。鈷礦的選礦一般是將鈷礦石通過手選、重選、泡沫浮選可提取到含鈷15%~25% 的鈷精礦。鈷的冶煉一般先用火法將鈷精礦、砷鈷精礦、含鈷硫化鎳精礦、銅鈷礦、鈷硫精礦中的鈷富集或轉化為可溶性狀態,然後再用濕法冶煉方法製成氯化鈷溶液或硫酸鈷溶液,再用化學沉澱和萃取等方法進一步使鈷富集和提純,最後得到鈷化合物或金屬鈷。
金屬鈷主要用於製取合金。鈷基合金是鈷和鉻、鎢、鐵、鎳組中的一種或幾種製成的合金的總稱。含有一定量鈷的刀具鋼可以顯著地提高鋼的耐磨性和切削性能。含鈷50% 以上的司太立特硬質合金即使加熱到1000℃也不會失去其原有的硬度,如今這種硬質合金已成為含金切削工具和鋁間用的最重要材料。鈷是磁化一次就能保持磁性的少數金屬之一。在熱作用下,失去磁性的溫度叫居里點,鐵的居里點為769℃,鎳為358℃,鈷可達1150℃。含有60% 鈷的磁性鋼比一般磁性鋼的矯頑磁力提高2.5倍。在振動下,一般磁性鋼失去差不多1/3的磁性,而鈷鋼僅失去2%~3.5% 的磁性。因而鈷在磁性材料上的優勢就很明顯。鈷金屬在電鍍、玻璃、染色、醫葯醫療等方面也有廣泛應用。用碳酸鋰與氧化鈷製成的鈷酸鋰是現代應用最普遍的高能電池正極材料。鈷還可能用來製造核武器,一種理論上的原子彈或氫彈,裝於鈷殼內,爆炸後可使鈷變成致命的放射性塵埃。
拓展提高
鈷的物相分析
鈷礦石物相分析,通常只測定硫化物鈷、氧化物鈷以及難溶礦脈中的鈷。用溴溶液分解黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等硫化礦物,以測定硫化物鈷。再採用鹽酸-鹽酸羥胺溶液分解赤鐵礦、錳礦、針鐵礦等氧化礦物,以測定氧化物鈷。用王水溶解殘渣,以測定難溶脈石中的鈷。
鈷礦石物相分析流程
一、試劑
(1)溴溶液:稱取溴化鈉50g,溶於800mL水中,移入1000mL容量瓶中。加入液體溴,劇烈搖動至有少量溴不溶為止,用水稀釋至刻度。再劇烈搖動至有少量溴不溶為止。
(2)鹽酸-鹽酸羥胺溶液:取鹽酸羥胺25g,溶於少量水中。加鹽酸300mL,用水稀釋至1000mL。
二、分析手續
硫化物鈷的測定:稱取0.5g試樣,置於150mL錐形瓶中。加溴溶液50mL,加蓋,在80~100℃水浴上保溫2 h。取下蓋子,將錐形瓶移到電熱板上煮沸數分鍾,趕去剩餘溴。取下,稍冷後用雙層定性濾紙過濾,用水洗滌錐瓶及殘渣4~5次,濾紙及殘渣放回原錐瓶中留待測定氧化物鈷和難溶脈石中的鈷。
視鈷的含量:取部分或全部濾液,加磷酸數毫升,置電熱板上加熱蒸發至剩有0.5~1mL溶液,以下用亞硝基-R-鹽光度法進行顯色,測定。
氧化物鈷的測定:將浸取硫化物鈷後的殘渣及濾紙置於原錐形瓶中,加入鹽酸-鹽酸羥胺溶液70mL,加蓋,在沸水浴上保溫2 h。取下過濾,用水洗滌錐瓶及殘渣6~8次。
視鈷的含量:取部分或全部濾液,加硝酸數毫升,置電熱板上加熱蒸發至剩有0.5~1mL溶液,以下用亞硝基-R-鹽光度法進行顯色,測定。
難溶脈石中鈷的測定:將浸取氧化物鈷後的殘渣及濾紙移入瓷坩堝內,低溫灰化後,移入150mL燒杯中,加氟化銨少許,用王水分解。按亞硝基紅鹽比色法測定難溶脈石中的鈷。
❻ 鈷礦石檢測標准有哪些
檢測樣品:鈷礦石
檢測項目:含量檢測,指標檢測,成分分析等
檢測周期:7-15個工作日(參考周期)
鈷礦石檢測標准(參考百檢)
GB/T 15922-2010鈷礦石化學分析方法 鈷量測定
❼ 鈷離子的鑒定方法與現象是
加NaOH,生成粉紅色沉澱或加入等量的PAN試劑(1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚),溶液呈紅色,再加入濃鹽酸,由於Co2+在空氣中的氧化,顏色立即呈現綠色.則示有鈷離子存在.不過該方法要求鈷離子量為常量,微量或痕量分析建議用光譜.
❽ 鈷、鎳的測定
原子吸收光譜法
方法提要
試樣經硝酸、氫氟酸、高氯酸分解,鹽類用鹽酸溶解,製成鹽酸溶液,於原子吸收光譜儀波長240.7nm、232.0nm處,分別測定鈷和鎳。
鈷和鎳的測定范圍為w(Co,Ni)=0.1%~5%。
儀器
原子吸收光譜儀。
試劑
鹽酸。
硝酸。
氫氟酸。
高氯酸。
過氧化氫。
鈷標准儲備溶液ρ(Co)=0.50mg/mL稱取0.5000g金屬鈷(質量分數>99.99%),置於250mL燒杯中,加20mL(1+1)HNO3,蓋上表面皿,加熱溶解,冷卻至室溫,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
鈷標准溶液ρ(Co)=50.0μg/mL移取10.00mL鈷標准儲備溶液於100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
鎳標准儲備溶液ρ(Ni)=0.50mg/mL稱取0.5000g金屬鎳(質量分數>99.99%),置於250mL燒杯中,加20mL(1+1)HNO3,蓋上表面皿,加熱溶解,冷卻至室溫,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
鎳標准溶液ρ(Ni)=50.0μg/mL移取10.00mL鎳標准儲備溶液(0.50μg/mL)於100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
錳基體溶液ρ(Mn)=10.0mg/mL稱取5.00g高純金屬錳,置於250mL燒杯中,加50mL(1+1)HCl,加熱溶解,冷卻至室溫,移入500mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
鐵基體溶液ρ(Fe)=10.0mg/mL稱取7.15g三氧化二鐵(Fe2O3,99.99%,110℃乾燥2h,並於乾燥器中冷卻至室溫),置於250mL燒杯中,加40mL(2+1)HCl,加熱溶解,冷卻至室溫,移入500mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。
校準曲線
分別移取0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL鈷標准溶液(50.0μg/mL)和鎳標准溶液(50.0μg/mL)於100mL容量瓶中,加入2.5mL錳基體溶液、1.5mL鐵基體溶液及10mL(1+1)HCl,用水稀釋至刻度,搖勻。在原子吸收光譜儀上,分別於波長240.7nm和232.0nm處測量鈷和鎳的吸光度。繪制校準曲線。
分析步驟
稱取0.1g(精確至0.0001g)烘乾試樣,按本章77.5銅、鋅的測定的分析步驟分解試樣並製成100mL!(HCl)=5%的分析溶液。視鈷、鎳的含量用全部溶液或分取20.0mL試樣溶液於100mL容量瓶中,補加(1+1)HCl,使溶液的最終酸度為!(HCl)=5%,用水稀釋至刻度,搖勻。以下步驟同校準曲線。
鈷、鎳含量計算公式見式(77.5)。
注意事項
1)若試樣中w(Ni、Co)<0.5%,取全部試樣溶液進行測定;若試樣中w(Ni,Co)>0.5%,可取20.0mL試樣溶液進行測定。由於高含量的錳、鐵對鎳測定有影響,故應在工作曲線中加與試樣相匹配的一定量錳、鐵來消除干擾。
2)硅及鋁在高氯酸存在的情況下對鈷、鎳測定產生負干擾,採用硝酸、氫氟酸、高氯酸分解試樣可消除硅、鋁的干擾。
❾ Co離子該如何檢驗
你好!
一種鈷離子的比色檢測分析方法,其特徵在於該方法包括以下步驟:
A、使用8-羥基喹啉和7,7,8,8-四氰基醌二甲烷,以乙腈作為溶劑,制備成綠色的電荷轉移復合物,作為檢測試劑;
B、用2-羥乙基-1-哌嗪基乙磺酸和氫氧化鈉溶液配製濃度為0.025-0.050M的緩沖水溶液;用緩沖水溶液溶解鈷鹽,配製成待測液,鈷離子的濃度為0.1-1.0mM;
C、將檢測試劑與含鈷離子的待測液等體積混合,混合溶液將很快由綠色變為橙黃色。
當然還有原子吸收、發射光譜等
如果對你有幫助,望採納。
❿ 硝酸鎳中的鈷怎麼檢測出來
定性檢測:溶於水後,加入KSCN和戊醇,在上層戊醇中出現藍色:
Co(2+) + 4SCN(-) = [Co(SCN)4](2-) (深藍)