XRF法测定纳米钛白粉中硫酸根离子

闫 力

(大唐南京环保科技有限责任公司,江苏 南京 211111)

纳米级钛白粉作为较好的分散剂和载体,广泛应用于脱销催化剂制造领域。根据二氧化钛的晶型,纳米二氧化钛分为锐钛矿型和金红石型,因锐钛矿型钛白粉耐光、耐热、耐稀酸、耐稀碱,且具有很强的分散力,因此,在脱硝催化剂的设计配方中,选取其作为主要原料[1-2]。

按照形态,脱硝催化剂可分为蜂窝式、平板式和波纹板式3大类,制造工艺和技术虽然各不相同,但均有焙烧工艺[3]。由于纳米级钛白粉制造工艺技术的限制,成品钛白粉中往往含有一定量的硫酸根离子。而钛白粉作为脱销催化剂制造的重要原料,在焙烧过程中因原料钛白粉中过量硫酸根的存在产生硫酸氢铵,对制造工艺和最终成品带来不利影响[2,4]。

本文应用X射线荧光光谱仪,对钛白粉中的硫酸根进行测定,考察方法的可用性与准确性。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

硼酸,分析纯,硫酸盐含量低于0.000 1%,国药集团化学有限公司。

北京众合创业科技有限公司生产ZHY401B型压片压力机,最大压力10 t,使用压力2 t。样品模具内径15 mm,模具内高5 mm。

赛默飞世尔科技公司Thermo ARLperformx型X射线荧光光谱仪,仪器灵敏度0.000 1%。

1.2 样品制备

分别称取10 g硫酸根质量分数1.2%的二氧化钛样品和1 g分析纯硼酸粘合剂,倒入玛瑙研钵充分研磨混匀,转入干净器皿,备用。称取6克上述样品,转入压样机样品模具内部,再称取3 g分析纯硼酸试剂,转入样品模具外部进行包边。开启压力机,在2 t压力下保持30 s后泄压,取出压制好的测样片。压制成的测试样片需表面平整、无裂纹,直径15 mm,厚度5 mm,放入干燥器内,待用。

1.3 测试方法

将制备的测样片,按照GB/T31590中5.4.2.2和5.4.2.3要求进行测试。

2 结果与讨论

2.1 硼酸中硫酸盐含量的影响

硼酸中硫酸盐的含量必须低于0.000 1%,在测试中如硼酸中硫酸盐含量较高,将影响样品中硫酸根的测试准确性,为验证其影响,选用硫酸盐含量为0.002%和0.000 1%的硼酸试剂,考察其对样品中硫酸测试的影响,结果见表1。由表1可知,硼酸中硫酸盐的含量较高时,对样品中硫酸根离子的测定结果产生较大影响,所以控制其含量低于0.000 1%较为合适。

表1 硼酸中硫酸盐含量对实验的影响

2.2 制备压力的影响

样片制备在测试中十分重要,若测试样片制备不达标,测试无法进行。压片时间30 s条件下,不同制备压力下得到的样片如图1所示。由图1可知,1 t压力下保持30 s制备的样片不合格,表面裂纹、分层、凹凸不平。2 t压力下保持30 s制备的样片合格,表面平整、无裂纹。

图1 不同制备压力得到的测试样片Figure 1 Test samples obtained at different pressure

2.3 XRF法测试结果

将硫酸根质量分数1.2%的二氧化钛样品,依照1.2的要求进行处理,将处理好的测试样片,按照GB/T31590中5.4.2.2和5.4.2.3的要求进行了5次平行测试,测试结果见表2。由表2可知,用XRF法五次平行测试最大误差0.000 6%,平均值1.266 8%。

表2 XRF法测试钛白粉中硫酸根含量

2.4 方法的验证

为验证方法的可靠性和准确性,将上述测试样品用C-S分析仪进行5次平行测试,结果见表3。由表3可知,用C-S分析仪五次平行测试最大误差0.000 6%,平均值1.266 2%。采用XRF法的测试结果均值与C-S分析仪的测试结果均值相差0.000 6%。

表3 C-S分析仪测试钛白粉中硫酸根含量

通过对表2和表3中的数据观察分析,两种方法测试样品的均值误差0.0006%,表明应用XRF法测试钛白粉中的硫酸根离子含量,准确可靠,测试误差可以接受。

3 结 论

(1) XRF法精度和准确性好,测试效率高,可以降低实验消耗。

(2) 粘合剂硼酸纯度应达到分析纯,杂质含量低于0.000 1%,如杂质含量太高将对测试造成较大干扰,特别是硼酸中的硫酸盐含量要控制在小于0.000 1%甚至更低。硼酸与样品混合均匀才能保证硼酸的粘合效果。

(3) 样片压制时应保持足够的压力和时间,否则压制样片可能失败或者难以成型。