蜂窝式脱硝催化剂中五氧化二钒的测定

朱琳，周冰

蜂窝式脱硝催化剂中五氧化二钒的测定

朱琳，周冰

（青海省地质矿产测试应用中心，青海 西宁 810000）

采用磷钨钒酸分光光度法对蜂窝式SCR脱硝催化剂中五氧化二钒进行测定。试样经过氧化钠熔融分解后，热水提取，过滤除去氢氧化物沉淀。溶液用硫酸中和后，加入磷酸和钨酸钠，使钒形成黄色的磷钨钒酸配合物，使用紫外分光光度计进行测定，测定波长为420 nm。 校准曲线方程为= 0.000 6- 0.000 5，线性相关系数为0.999 9，相对标准偏差为1.10%，平均回收率为99.3%。结果表明该方法简便可行，灵敏度较高，结果准确稳定，适用于蜂窝式脱硝催化剂中五氧化二钒的测定。

蜂窝式SCR脱硝催化剂；磷钨钒酸分光光度法；五氧化二钒

氮氧化物（NO）已成为影响全国空气质量的重要因素之一, 其排放造成的雾霾、酸雨等二次污染使我国城市面临严重的环境污染。以NH3为还原剂的选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术是目前脱除烟气中NO最成熟的技术［1］。催化剂是SCR脱硝技术的核心,它是影响整个SCR系统经济性和脱硝效果的主要因素。脱硝催化剂泛指在电厂SCR（selective catalytic reduction）脱硝系统上的催化剂（Catalyst），在SCR反应中，促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质。目前最常用的脱硝催化剂是以二氧化钛作为载体，五氧化二钒为主要活性成分，五氧化二钒担载量对脱硝催化剂脱硝脱硫是有影响的。因此，测定脱硝催化剂中五氧化二钒的含量尤为重要。

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蜂窝式脱销催化剂中的钒，具有操作简便、快速，稳定性好，干扰少，线性好等优点［2-6］。

本实验对蜂窝式脱硝催化剂中五氧化二钒含量的测定和相关问题进行分析探讨。

1 实验部分

1.1 标准溶液和主要试剂

钒标准溶液：100 μg/mL，称取预先在105 ℃干燥过的五氧化二钒0.178 5 g，置于150 mL烧杯中，加入质量分数为20%的氢氧化钠溶液5 mL, 再加入水100 mL，加热溶解，冷却，加（1+1）硫酸溶液10 mL酸化，转移至500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

过氧化钠；

无水乙醇；

钨酸钠溶液（100 g/L）：称取10 g钨酸钠加水溶解至100 mL容量瓶中，摇匀；

磷酸；

硫酸（1+1）;

酚酞；

实验所用试剂均为分析纯，实验用水为二次去离子水。

1.2 实验仪器

AL104型电子天平；SX2-8-10型箱式电阻炉；

烘箱；温控电热板；U3900H型紫外分光光度计。

1.3 标准曲线绘制

准确移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL钒标准溶液（100 μg/ mL），分别置于一组100 mL容量瓶中，加水稀释至约70 mL，加入2 mL（1+1）H2SO4和4 mL Na2WO4溶液，加水稀释至刻度，混匀。在分光光度计上，用3 cm比色皿，以试剂空白的作参比，与420 nm波长处测量吸光度绘制标准曲线并计算得到线性回归方程为= 0.000 6- 0.000 5，线性相关系数为0.999 9。

1.4 样品前处理

取适量催化剂样品置于瓷研钵内破碎研细，用孔径为75 μm的试验筛筛分。取15～20 g粒度小于75 μm的样品，置于烘箱中，105 ℃干燥2 h，取出放入干燥器中冷却，备用。

1.5 试验方法

准确称取0.200 0 g（精确至0.000 1 g）样品于刚玉坩埚中，放入箱式电阻炉，半开炉门，由室温升至650 ℃，灼烧1 h。取出冷却后，加入3 g过氧化钠，用玻璃棒搅匀后，置于已升温至650 ℃箱式电阻炉中, 带试样完全熔融后保持1~3 min，取出冷却。将坩埚放入250 mL烧杯中, 加入40 mL沸水，将烧杯置于电热板煮沸3 min（若溶液呈绿色，加入几滴乙醇）后取下烧杯，用温水洗出坩埚，溶液冷却后，将沉淀和溶液移入100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，混匀。放置澄清或用中速滤纸过滤。

分取5 mL清液于50 mL比色管中，加水稀释至30 mL，加入一滴酚酞指示剂，用（1+1）H2SO4中和至溶液无色，并过量2 mL。之后按标准曲线方法同样操作显色，测定。

按式（1）计算钒量：

式中：—钒的质量分数，%；

1—从标准曲线计算得的分取试液中钒的质量，μg；

0—从标准曲线计算得的分取空白试液中钒的质量，μg；

—样品溶液的总体积，mL；

1—分取样品溶液的体积，mL；

—样品的质量，g。

1.6 注意事项

光度法显色时对溶液的酸度要求较高，调酸度的过程中，由于分取的清液碱度较大，加入酚酞指示剂后，红色会慢慢消退，随着（1+1）H2SO4溶液的加入，碱度变弱，红色又慢慢恢复，直至酸过量后红色彻底消失。所以，在调整酸度的过程中，要逐滴加入（1+1）H2SO4溶液，否则可能会影响终点的判断［7］。

试样中铬的存在会影响钒的测定，可加入过氧化氢将铬还原至三价以消除其影响［8］。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理

分光光度法测定钒时，需要用过氧化钠碱熔样品，为防止熔矿过程中样品迸溅，同时也要先灼烧，除去有机质［9］。

2.2 测定波长的选择

分别取3 mL 100 μg/mL钒标准溶液和空白试液按照试验方法显色，与紫外分光光度计测量380～440 nm处不同波长下的吸光度，绘制吸收曲线, 结果表明：在酸性溶液中，磷酸和钨酸钠使钒形成黄色的磷钨钒酸配合物的最大吸收波长为420 nm，所以，实验最终选择420 nm为显色溶液的测定波长。

2.3 反应介质和用量的选择

酸度对测定体系有较大的影响，按照实验方法分别用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0.5～2 mL时吸光度最大并且稳定。故选用1 mL（1+1）H2SO4溶液为反应介质。

2.4 显色时间的选择

在20～30 ℃下，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 h。

2.5 加标回收实验

准确吸取样品溶液4份，分别加入0.50 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.00 mL的钒标准溶液（100 μg/mL）按照试验方法进行测定，并计算加标回收率，结果见表1。

表 1 加标回收试验

表 2 精密度实验

由表1可知：测定钒的回收率在96%~97%之间，回收率较高，说明此方法能准确测定蜂窝式脱硝催化剂中五氧化二钒的含量。

2.6 精密度实验

按照试验方法平行测定10份样品，五氧化二钒含量平均值为1.34%，相对标准偏差为1.10%，表明本方法精密度较好。见表2。

3 结束语

实验结果表明，碱熔可以分离若干钒共生的元素，如铝、铁、铬、钛、钨、钼等。本方法前处理简单，精密度和准确度较高，具有检测成本低，操作简便，分析速度快等优点，适用于蜂窝式脱硝催化剂中五氧化二钒的测定。

［1］高翔, 卢徐节, 胡明华. 低温SCR脱硝催化剂综述[J]. 江汉大学学报（自然科学版）, 2014, 42（02）: 12-18．

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［8］DZ/T 0130-2006. 地质矿产试验室测试质量管理规范［S］.

［9］尹明，李家熙. 岩石矿物分析（第四分册）［M］. 4版. 北京：地质出版社，2011: 244.

Measurement of Vanadium Pentoxide in a Honeycomb Denitration Catalyst

,

（Qinghai Geology and Mineral Resources Test and application Center, Qinghai Xining 810000, China）

The vanadium pentoxide in a honeycomb SCR denitration catalyst was determined with phosphotungstic acid spectrophotometry. After the sample was melted and decomposed by sodium oxide, it was extracted with hot water and filtered to remove the hydroxide precipitate. After the solution was neutralized with sulfuric acid, phosphoric acid and sodium tungstate were added to make vanadium become a yellow phosphotungstate vanadate complex. Then the ultraviolet spectrophotometer was used to measure the wavelength, which was 420nm. The calibration curve equation was=0.0006－0.0005, the linear correlation coefficient was 0.9999, the relative standard deviation was 1.10%, and the average recovery was 99.3%. So the method is simple and feasible, highly sensitive, accurate andstable, it is suitable for measurement of vanadium pentoxide in honeycomb denitration catalysts.

honeycomb SCR denitration catalyst; phosphotungstic acid spectrophotometry; vanadium pentoxide

2019-12-20

朱琳（1987-），女，藏族，青海省西宁市人，工程师，2010年毕业于青海大学，研究方向：从事化学分析测试工作。

TQ 016.1

A

1004-0935（2020）03-0245-03