鈷錳原料中鈷和錳含量的化學測定方法技術

本發明專利技術公開了一種鈷錳原料中鈷和錳含量的化學測定方法，先用EDTA滴定鈷錳原料，得到原料中的鈷錳的總濃度；再通過預處理除錳，得到鈷液，通過電位滴定法測得鈷的濃度，并通過作差法計算得到錳的濃度。本發明專利技術分析準確，操作簡便，重復性好，誤差小于5％。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鈷錳原料中鈷和錳含量的化學測定方法。
技術介紹
目前，常用的測定鈷錳原料中鈷含量的方法主要有火焰原子吸收光譜法、ICP-AES法、ICP-MS法以及原子熒光法。利用儀器直接檢測溶液中的金屬離子，優勢在于操作簡便，精確度高，但是也有缺點，設備昂貴，所需的材料也昂貴，對于試樣的要求比較高，隨之試樣的預處理比較復雜。但是，鈷錳原料中鈷錳含量為常量，儀器分析法準確度較化學法低。關于常規的化學法單獨測鈷，中國專利文獻CN101504400(申請號：CN200910042560.2)公開了一種鋰離子電池正極材料LiCOxMnyNi1-x-yO2中鈷的化學測定法，其特征在于含有錳鎳鈷的樣品在強酸作用下加熱溶解，干擾離子錳被氧化成二氧化錳過濾分離，鈷鎳被沉淀劑沉淀后過濾，與其他微量元素分離，Co(OH)2與Ni(OH)2混合物用酸溶解后，鈷在氨性條件下與過量且定量的碘標準溶液生成[Co(NH3)5I](NO3)2(s)，用亞砷酸鈉標準溶液返滴定過量的碘。再根據化學計量關系計算鈷的含量。該專利技術利用滴定和反滴定法，操作過程復雜，且計算結果誤差較大。關于常規的化學法單獨測錳，過硫酸銨—銀鹽比色法和硫酸亞鐵銨容量法均可測定錳的含量，前者以磷酸溶解樣品，在銀離子接觸下，以過硫酸銨氧化二價錳為高錳酸，以此借以比色；后者在160℃至250℃磷酸溶液中，固體硝酸銨定量使錳氧化成三階，過量硝酸銨與生成的亞硝酸鹽反應，使反應進行到底。雖然常規的化學法單獨測鈷和錳有不少，但是因為鈷和錳化學性質相似，存在干擾，同時測定鈷錳的方法很少。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種鈷錳原料中鈷和錳含量的化學測定方法。本專利技術試劑價格低廉，儀器設備簡單，終點變色敏銳，測定精確度高，與儀器測定金屬的傳統方法相比，成本低廉，與其誤差很小。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種鈷錳原料中鈷和錳含量的化學測定方法，包括以下步驟：(1)鈷錳總含量的測定：若樣品為固體，則稱取5～10g樣品，用鹽酸和雙氧水消解，定容至100mL，得原料溶液；若樣品為液體，移取10～20mL定容至100mL容量瓶中，得原料溶液；取10～15mL原料溶液加水30～70mL加熱到溶液溫度為35～40℃，用0.1～1mol/LEDTA標準溶液滴定，先滴加EDTA溶液10～11mL，加0.05～0.15g抗壞血酸和2～5滴紫脲酸銨指示劑，滴加由飽和濃氨水和水的體積之比為1:1～1:3配制的氨水使溶液呈橙黃色，再加5～15mL氨緩沖溶液，滴定溶液至紫色為終點，記錄消耗EDTA標準溶液的體積，計算鈷錳總量；固體樣品：液體樣品：式中：V1——消耗EDTA標準溶液的體積，L；CEDTA——EDTA標準溶液的濃度，mol/L；M——鈷、錳的當量質量，g/mol；鈷錳離子與EDTA結合后，鈷的當量＝1/3，錳的當量＝2/3，所以n——稀釋倍數；V原樣——若是液體樣品，則取V原樣表示移取原料的體積，L；若為固體樣品，則取m原樣表示稱取固體的質量，g；(4)鐵氰化鉀的標定：在加入硫酸銨和檸檬酸的混合溶液的鐵氰化鉀標液中，加入氨水調節pH至7～10，得鐵氰化鉀標液，并用鈷標液滴定其至終點，記錄消耗鈷標液的體積，計算鐵氰化鉀的濃度；式中：C鈷標——鈷標液的濃度，mol/L；V2——消耗鈷標液的體積，L；V鐵氰化鉀——鐵氰化鉀的體積，L；(5)硫酸鈷的標定，待標定的硫酸鈷溶液中加入步驟(2)的鐵氰化鉀標液，用鈷標準溶液滴定至終點，記錄消耗鈷標液的體積，計算硫酸鈷的濃度；式中：C鐵氰化鉀——步驟(2)算的的鐵氰化鉀的濃度，mol/L；V鐵氰化鉀——加入的鐵氰化鉀的體積，L；C鈷標——鈷標液的濃度，mol/L；V3——消耗鈷標液的體積，L；V硫酸鈷——硫酸鈷的體積，L；(4)預處理，若樣品為固體，取34～36g樣品加100～300mL蒸餾水，加熱至60～80℃，加入濃鹽酸直至樣品溶解，得鈷樣品溶液，若樣品為液體，則直接作為鈷樣品溶液；然后向鈷樣品溶液中加入酒石酸和冰醋酸，醋酸和酒石酸的質量之比為15-20:1，用氫氧化鈉溶液調節pH至6-8，加熱至溶液微開，緩慢攪拌下加入過量亞硝酸鉀溶液，待黃煙基本消失后關閉電爐，利用電爐余熱保溫、沉淀4～6h，過濾、洗滌鈷沉淀物；(5)鈷沉淀物的溶解，經步驟(4)處理的鈷沉淀物加入濃鹽酸和水加熱溶解至溶液顏色為墨綠色，停止加熱，加水降溫，過濾定容，得鈷液；(6)鈷液的滴定，經步驟(5)處理過的鈷液加濃酸消解，電爐加熱到冒白煙，白煙消失后從電爐上撤下，冷卻5～8min后，沿燒杯壁緩慢倒入適量水，搖勻，冷卻至常溫后，加入步驟(2)的鐵氰化鉀標液，于電位滴定儀上用硫酸鈷滴定至終點，記錄消耗鈷標體積，計算鈷的含量：固體樣品：液體樣品：式中：C鐵氰化鉀——步驟(2)算的的鐵氰化鉀的濃度，mol/L；V鐵氰化鉀——加入的鐵氰化鉀的體積，L；C硫酸鈷——步驟(3)算的的硫酸鈷的濃度，mol/L；V硫酸鈷——加入的硫酸鈷的體積，L；m——稱取固體的質量，g；V樣品——移取原料的體積，L；M鈷——鈷的相對原子質量，g/moL。具體地，所述步驟(1)中氨緩沖溶液的pH在9～11。具體地，所述步驟(2)硫酸銨和檸檬酸的質量比為1-3:1。具體地，所述步驟(2)中鐵氰化鉀和鈷離子物質的量比為1-2:1。具體地，所述步驟(4)中氫氧化鈉溶液質量分數10-40％。具體地，所述步驟(4)中亞硝酸鉀的用量與樣品的物質的量的比為5-10:1。具體地，所述步驟(6)中所述的濃酸為磷酸和高氯酸的組合、濃鹽酸和雙氧水的組合、濃硝酸和濃硫酸的組合或濃硝酸和濃鹽酸的組合。本專利技術具有如下有益效果：(1)本專利技術的化學測定方法適合所有鈷錳原料，特別是低鈷高錳原料，例如石油行業生產PTA產生的廢鈷錳催化劑，本專利技術分析準確，操作簡便，與ICP和火焰原子光譜儀等測得的誤差小于5％。(2)本專利技術預處理時在醋酸、酒石酸介質中加入亞硝酸鉀沉淀的形式分離出鈷沉淀物，消除其他離子對鈷離子的干擾。鈷沉淀物經鹽酸溶解、定容，再以磷酸、高氯酸進一步除錳，得到鈷液，最后在鐵氰化鉀、氨水、硫酸銨、檸檬酸溶液中電位滴定。本專利技術最后除錳的一步大大減少了滴定的誤差。具體實施方式現在結合實施例對本專利技術作進一步詳細的說明。實施例1本實施例所處理的鈷錳原料是PTA生產中產生的廢鈷錳催化劑，其中用ICP-AES測得鈷的含量為50.25g/L，錳的含量為95.75g/L。本實施例的鈷錳原料中鈷和錳的化學測定方法包括以下步驟：(1)準確移取10mL樣品于錐形瓶中，先用少量水沖洗瓶口，再加水50mL，加熱到溶液溫度為35℃，用EDTA標準溶液滴定，先快滴EDTA溶液10mL，加0.1g抗壞血酸和4滴紫脲酸銨指示劑，滴加由飽和濃氨水和水的體積之比為1:1的氨水，使溶液呈橙黃色，再加10mLpH＝10的氨緩沖溶液，溶液溫度控制在35℃，繼續用EDTA標準溶液滴定溶液至紫色為終點，記錄消耗的EDTA標準溶液的體積；(2)鐵氰化鉀的標定，準確量取20mL鐵氰化鉀標液于錐形瓶中，加入60mL硫酸銨和檸檬酸的混合溶液和80mL氨水，硫酸銨和檸檬酸的質量比為1:2，置于電位滴定儀上，用鈷標液滴定至終點，記錄消耗鈷標體積；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鈷錳原料中鈷和錳含量的化學測定方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)鈷錳總含量的測定：若樣品為固體，則稱取5～10g樣品，用鹽酸和雙氧水消解，定容至100mL，得原料溶液；若樣品為液體，移取10～20mL定容至100mL容量瓶中，得原料溶液；取10～15mL原料溶液加水30～70mL加熱到溶液溫度為35～40℃，用0.1～1mol/L?EDTA標準溶液滴定，先滴加EDTA溶液10～11mL，加0.05～0.15g抗壞血酸和2～5滴紫脲酸銨指示劑，滴加由飽和濃氨水和水的體積之比為1:1～1:3配制的氨水使溶液呈橙黃色，再加5～15mL氨緩沖溶液，滴定溶液至紫色為終點，記錄消耗EDTA標準溶液的體積，計算鈷錳總量；固體樣品：液體樣品：式中：V1——消耗EDTA標準溶液的體積，L；CEDTA——EDTA標準溶液的濃度，mol/L；M——鈷、錳的當量質量，g/mol；鈷錳離子與EDTA結合后，鈷的當量＝1/3，錳的當量＝2/3，所以n——稀釋倍數；V原樣——若是液體樣品，則取V原樣表示移取原料的體積，L；若為固體樣品，則取m原樣表示稱取固體的質量，g；(2)鐵氰化鉀的標定：在加入硫酸銨和檸檬酸的混合溶液的鐵氰化鉀標液中，加入氨水調節pH至7～10，得鐵氰化鉀標液，并用鈷標液滴定其至終點，記錄消耗鈷標液的體積，計算鐵氰化鉀的濃度；式中：C鈷標——鈷標液的濃度，mol/L；V2——消耗鈷標液的體積，L；V鐵氰化鉀——鐵氰化鉀的體積，L；(3)硫酸鈷的標定，待標定的硫酸鈷溶液中加入步驟(2)的鐵氰化鉀標液，用鈷標準溶液滴定至終點，記錄消耗鈷標液的體積，計算硫酸鈷的濃度；式中：C鐵氰化鉀——步驟(2)算的的鐵氰化鉀的濃度，mol/L；V鐵氰化鉀——加入的鐵氰化鉀的體積，L；C鈷標——鈷標液的濃度，mol/L；V3——消耗鈷標液的體積，L；V硫酸鈷——硫酸鈷的體積，L；(4)預處理，若樣品為固體，取34～36g樣品加100～300mL蒸餾水，加熱至60～80℃，加入濃鹽酸直至樣品溶解，得鈷樣品溶液，若樣品為液體，則直接作為鈷樣品溶液；然后向鈷樣品溶液中加入酒石酸和冰醋酸，醋酸和酒石酸的質量之比為15?20:1，用氫氧化鈉溶液調節pH至6?8，加熱至溶液微開，緩慢攪拌下加入過量亞硝酸鉀溶液，待黃煙基本消失后關閉電爐，利用電爐余熱保溫、沉淀4～6h，過濾、洗滌鈷沉淀物；(5)鈷沉淀物的溶解，經步驟(4)處理的鈷沉淀物加入濃鹽酸和水加熱溶解至溶液顏色為墨綠色，停止加熱，加水降溫，過濾定容，得鈷液；(6)鈷液的滴定，經步驟(5)處理過的鈷液加濃酸消解，電爐加熱到冒白煙，白煙消失后從電爐上撤下，冷卻5～8min后，沿燒杯壁緩慢倒入適量水，搖勻，冷卻至常溫后，加入步驟(2)的鐵氰化鉀標液，于電位滴定儀上用硫酸鈷滴定至終點，記錄消耗鈷標體積，計算鈷的含量：固體樣品：液體樣品：式中：C鐵氰化鉀——步驟(2)算的的鐵氰化鉀的濃度，mol/L；V鐵氰化鉀——加入的鐵氰化鉀的體積，L；C硫酸鈷——步驟(3)算的的硫酸鈷的濃度，mol/L；V硫酸鈷——加入的硫酸鈷的體積，L；m——稱取固體的質量，g；V樣品——移取原料的體積，L；M鈷——鈷的相對原子質量，g/moL。...

【技術特征摘要】
1.一種鈷錳原料中鈷和錳含量的化學測定方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)鈷錳總含量的測定：若樣品為固體，則稱取5～10g樣品，用鹽酸和雙氧水消解，定容至100mL，得原料溶液；若樣品為液體，移取10～20mL定容至100mL容量瓶中，得原料溶液；取10～15mL原料溶液加水30～70mL加熱到溶液溫度為35～40℃，用0.1～1mol/LEDTA標準溶液滴定，先滴加EDTA溶液10～11mL，加0.05～0.15g抗壞血酸和2～5滴紫脲酸銨指示劑，滴加由飽和濃氨水和水的體積之比為1:1～1:3配制的氨水使溶液呈橙黃色，再加5～15mL氨緩沖溶液，滴定溶液至紫色為終點，記錄消耗EDTA標準溶液的體積，計算鈷錳總量；固體樣品：液體樣品：式中：V1——消耗EDTA標準溶液的體積，L；CEDTA——EDTA標準溶液的濃度，mol/L；M——鈷、錳的當量質量，g/mol；鈷錳離子與EDTA結合后，鈷的當量＝1/3，錳的當量＝2/3，所以n——稀釋倍數；V原樣——若是液體樣品，則取V原樣表示移取原料的體積，L；若為固體樣品，則取m原樣表示稱取固體的質量，g；(2)鐵氰化鉀的標定：在加入硫酸銨和檸檬酸的混合溶液的鐵氰化鉀標液中，加入氨水調節pH至7～10，得鐵氰化鉀標液，并用鈷標液滴定其至終點，記錄消耗鈷標液的體積，計算鐵氰化鉀的濃度；式中：C鈷標——鈷標液的濃度，mol/L；V2——消耗鈷標液的體積，L；V鐵氰化鉀——鐵氰化鉀的體積，L；(3)硫酸鈷的標定，待標定的硫酸鈷溶液中加入步驟(2)的鐵氰化鉀標液，用鈷標準溶液滴定至終點，記錄消耗鈷標液的體積，計算硫酸鈷的濃度；式中：C鐵氰化鉀——步驟(2)算的的鐵氰化鉀的濃度，mol/L；V鐵氰化鉀——加入的鐵氰化鉀的體積，L；C鈷標——鈷標液的濃度，mol/L；V3——消耗鈷標液的體積，L；V硫酸鈷——硫酸鈷的體積，L；(4)預處理，若樣品為固體，取34～36g樣品加100～300mL蒸餾水，加熱至60～80℃，加入濃鹽酸直至樣品溶解，得鈷樣品溶液，若樣品為液體，則直接作為鈷樣品...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉維橋，高峰，沈堯胤，王豪，鄭成，鄒超，何沁華，尚通明，周全法，
申請(專利權)人：江蘇理工學院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32