湿法炼钛铁钒的价态分析
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用硫酸浸取钛铁精矿湿法提炼钛(钛白)时, 溶液中存在Fe与v建立的平衡体系。准确测定该体系中不同价态离子的含量, 对提钛工艺的完善和回收钒、硫酸亚铁等副产品, 具有实际的指导意义。曾经采用过的方法[1~4], 由于均需预测电对在不同介质中的式量电位和进行容量滴定分析, 操作繁琐。本文直接测定体系的平衡电位, 然后测定加入标准Fe(Ⅲ)后的电位变化值, 建立方程组。用微机对方程组进行回规演算[5], 即可求出各价态的确切含量。经对钒-铁新体系进行实际分析, 低价含量、各元素总量与容量滴定法相比, 其相对偏差均小于1.0%。
1 方法原理
溶液中存在2Fe3++V3+=2Fe2++V5+时,根据奈氏方程有:
(1) (2) 向体系中加入极微量的Fe(Ⅲ)标液微动平衡, 忽略离子强度、温度等的变化,并假定各电对均很快在电极上达到平衡, 则有:
(3) (4) 其中, EQ为体系的原始平衡电位, E0'为电对的式量电位, S1、S2是与法拉弟常数、气体常数、绝对温度和电子得失数有关的常数, CS为Fe(Ⅲ)标液的浓度, ∑Xi或为反应的总摩尔数, Vi为第i次加入标准Fe(Ⅲ)的体积, Ei为第i次加入Fe(Ⅲ)后体系的电位。
将(3)-(1), (4)-(2)整理得
(5) (6) 加入i次Fe(Ⅲ)代入(5)、(6)式即可得2i个方程并有i+4个未知数, 当i≥4时, 用微机作回归演算求解方程组即可求出各离子的确切含量。本文试验结果, i≥7时, 其回归结果与容量滴定法相比, 低价含量及各元素总量的相对偏差均小于1.0%。
2 实验
2.1 仪器和试剂
VJ-25型高电势直流电位差计,501型超级恒温槽,232型饱和甘汞电极, 自制玻璃电解池(内有-Pt电极), 10ml微量滴定管(分度0.05ml), IBM计算机。试剂均为分析纯。
2.2 样品分析
取湿法提取钛白和钛的研究液进行实际分析。按原理的方法测定未知液的平衡电位,然后加入标准Fe(Ⅲ), 测定加入不同体积时未知液的电位。将所测数据输入预制好程序的微机中作回归演算, 即可求出各价态的确切含量。测定结果满意,见表 1。
表 1 未知液中Fe(Ⅱ, Ⅲ)与(Ⅲ, Ⅳ)的测定3 结论
a. 本法应用范围浓度≥10-4mol/l, 与容量法相比, 低价含量及各元素总量的相对偏差小于1.0%, 满足生产和科研的实际需要。
b. 由于采用微机处理数据的标准加入法,因而分析速度快,简便易行。
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表 1 未知液中Fe(Ⅱ, Ⅲ)与(Ⅲ, Ⅳ)的测定
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[1] 袭晓滨等.中南矿冶学院学报.1983, 14(1):96 [2] 邱林友等.中南矿冶学院学报.1989, 20(1):100 [3] 赵新邦等编. 数值方法在分析化学中的应用. 长沙: 中南工业大学出版社. 1987
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