磷钨钒酸分光光度法测定石煤中的钒

郭锋刘小林

摘要：样品放入马弗炉内灼烧去除有机物，经过氧化钠熔融分解后，用水提取，硫酸中和，钒（ⅴ）与磷酸、钨酸钠形成黄色磷钨钒酸铬合物，于波长420nm处测量吸光度。在0.5ug/mL-16ug/mL内符合比耳定律，摩尔吸光系数ε=1.62×103L•mol-1•cm-1。此方法适用于石煤中0.01%-2%钒的测定。

关键词：钒（ⅴ）；磷酸；钨酸钠；分光光度法；石煤

Abstract：The sample put in the muffle furnace burning to remove organic matter, After fused by sodium peroxide-sodium carbonate and immersed by water, then neutralizing sowtion by sulfric acid and producing a yellow vanadium phosphotungstic complex compound with phosphoric and sodium tungstate, determining its absorbance at the wavelength of 420nm。 The results show beers law was obeyed for germanium in mass concentration of0.5-16ug/mL and the apparent molar absorptivity is 1.62×103L•mol-1•cm-1. This method is suitable for the determination of 0.01%-2% vanadium in stone coal.

Key words：vanadium（V）；phosphoric acid； sodium tungstate；spectrophotometry；stone coal

中图分类号：TP39 文献标识码：A

我国有丰富的两大钒矿资源，含钒石煤和钒钛磁铁矿。含钒石煤储量大，层位稳定，含钒品位高。钒的测定方法中，常见的光度法有磷钨钒酸分光光度法、5-Br-PADAP-过氧化氢光度法、苯甲酰苯胲光度法。5-Br-PADAP-过氧化氢光度法适用范围小，干扰元素多，且需要采用有机试剂；苯甲酰苯胲光度法，采用萃取分离，操作繁琐；一般情况不优先采用这两种分析方法。采用磷钨钒酸法测定石煤中的钒，具有操作简便、快速，稳定性好，线性好等优点。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

722N分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）

AUY220型电子天平（日本岛津）：感量0.1mg

S—4X型马弗炉

方型瓷舟：长52mm 宽22mm高14mm

钒标准溶液：ρ（V）=50ug/mL,准确称取0.114 8g在105℃烘干过的钒酸铵溶于水中，加4mL1+1H2SO4酸化，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

钨酸钠（100g/L）：称取100g钨酸钠，溶于水中，稀释并定容至1L 。

酚酞指示剂（1g/L）：准确称取酚酞0.1g，溶于无水乙醇中，稀释并定至100mL。

硫酸：1+1

磷酸：1+1

1.2 实验方法

准确称取0.500 0g-1.000 0g样品于方型瓷舟中，均匀铺平，放入马弗炉中，半开炉门，由室温逐渐加热至（700±10）℃灼烧至没有含碳的黑色物质为止（至少灼烧一小时），取出，冷却至室温。将方型瓷舟中样品全部转入预先加有4g过氧化纳的铁坩埚中，搅匀，上面再覆盖一层，放入已升温至750℃的马弗炉中，溶成流体后再保温2-3分钟，取出，冷却，放入预先加有100mL水的150mL烧杯中。若钒的含量较高，将坩埚放入加有80ml水的250 ml烧杯中，洗净坩埚，冷却后，将溶液移入200mL的容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀，放置过夜沉清。

移取清液10mL于25mL比色管中，加酚酞指示剂1滴，用1+1 H2SO4调至溶液由红色变为无色，并过量1mL，加入1mL 1+1 H3PO4，摇匀，加入100g/L钨酸钠溶液1mL，用水稀释至刻度，摇匀，用1cm比色皿，以试剂空白做参比，在波长420nm处测量吸光度。

2 结果与讨论

2.1吸收光谱

取100 ug钒标准溶液，按实验方法显色，测量380～440处不同波长下的吸光度，绘制吸收曲线如图1所示，由此可见其该体系的最大吸收波长为420nm，故选用420 nm为测量波长。

2.2反应介质的影响

实验了H2SO4、 HCl 、HNO3、H3PO4等不同介质对反应体系的影响。结果表明：在H2SO4介质中吸光度最大，稳定性好，故采用H2SO4为反应介质。反应体系中1+1 H2SO4的加入量在0.5mL-2mL时吸光度最大且稳定。故选用1mL1+1 H2SO4溶液为反应介质。用硫酸中和时为防止硅酸沉淀的析出，中和的速度要快，应立即过量1mL1+1 H2SO4。

2.3 显色剂用量

按上述实验方法，当加入0.5mL-3.0mL 100g/L的钨酸钠时，其吸光度最大且稳定。小于0.5 mL显色不完全，高于3.0 mL时显色剂过量，且吸光度不稳定。故实验选用1.0 mL 。

2.4 显色时间及温度的影响

该显色体系的显色速度快，加入显色剂后立刻就能达到最大吸光度，且黄色磷钨钒酸铬合物的吸光度可稳定3小时。夏天温度高时，用硫酸调完且过量1mL后，将比色管放到水中冷却，再加磷酸和钨酸钠，这样显色体系不易浑浊，可稳定的时间较长。

实验表明：样品在700℃马弗炉中灼烧，其灼烧效果最好。当温度过低时，碳质灼烧不完全，导致结果偏低；温度过高时，样品容易溅跳，因此石煤样品应由室温开始加热至700℃灼烧，半开炉门，避免煤样喷溅。

2.5共存离子的影响

在选定实验条件下，按实验方法测定100 ug的V（V），相对误差≤±5%时，以下倍数的离子不干扰测定：20倍的Co2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+，10倍的Cr3+、Ni2+、Cu2+、Mo6+、Fe3+、Ti4+。

2.6 工作曲线

于7支25 ml的比色管中分别加入50ug/ml钒标准溶液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0mL，用水稀至10ml刻度线，加1+1 H2SO4 1mL，以下按实验方法进行操作，并绘制工作曲线。当V（V）在0.5ug/mL-16ug/mL内符合比耳定律，其线性回归方程：A=0.004+0.0012ρ，相关系数 r=0.9998， 摩尔吸光系数ε=1.62×103L•mol-1•cm-1。

3 样品分析

3.1 样品测定结果及对照

按实验方法，对石煤中钒含量进行测定，该法测定的值、相对标准偏差见表1，与外检测定值对照，其相对标准偏差符合规范要求。

表１试样中铼的含量（n=5）

在石煤样品中加入钒标准溶液，按实验方法进行加标回收试验，结果见表2。

表2加标回收率

通过以上试验，说明该方法能满足石煤中钒的测定要求。

参考文献：

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作者简介：郭锋（1983-），女，江西于都人，湖南省湘南地质勘察院实验测试分院。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。