專利名稱：碳化釩中游離碳的分離及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化釩中游離碳的分離及檢測(cè)方法，屬于分析化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碳化釩的生產(chǎn)主要是采用多釩酸銨(NH4(V6O16))或釩酸銨(NH4VO3)在碳的還原作用下，經(jīng)高溫1000°c以上真空焙燒獲得。產(chǎn)品的主要成分是碳化釩、低價(jià)氧化釩、游離碳及少量的粘結(jié)劑。生產(chǎn)中工藝條件不同，多釩酸銨(NH4(V6O16))或釩酸銨(NH4VO3)轉(zhuǎn)化成碳化釩的轉(zhuǎn)化率不同，產(chǎn)品的質(zhì)量也相差很遠(yuǎn)。釩在轉(zhuǎn)化過程會(huì)生成多種形態(tài)含釩產(chǎn)品(主要是指含有+4、+3、+2、0價(jià)釩的產(chǎn)品)，如果從釩的相分析[4][5]來分析釩轉(zhuǎn)化為碳化釩的轉(zhuǎn)化率，從而推導(dǎo)出碳化釩含量，分析步驟將會(huì)十分繁瑣，而且準(zhǔn)確度可能不高。因此如何準(zhǔn)確分析
碳化釩含量面臨較大困難。對(duì)于產(chǎn)品中的碳元素，只存在兩種形式游離碳和化合碳(即碳化釩)，如果能測(cè)定樣品中化合碳的含量，就可直接體現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)定樣品中化合碳時(shí)，必須先分離樣品中的游離碳，而使化合碳能保持固體形式。發(fā)明人試圖采用控制一定溫度將樣品灼燒去除游離碳，再將殘?jiān)D(zhuǎn)入碳硫儀直接測(cè)定化合碳的含量，但由于在500°C左右，樣品就會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，而無法轉(zhuǎn)移，低于500°C游離碳很難或基本上不會(huì)燃燒。但上述方法并不適合含有粘結(jié)劑的碳化釩樣品。有文獻(xiàn)報(bào)道中指出化合碳和游離碳的分離可采用酸溶再過濾的方法，但不同樣品，其分離方法則不盡相同。有的文獻(xiàn)中指出選擇專用的過濾器(例如株洲特種陶瓷材料廠生產(chǎn)的特種陶瓷過濾器)可以消除空白，但其價(jià)格比較昂貴而且不易獲得。目前國(guó)內(nèi)外未見碳化釩產(chǎn)品中游離碳的分離方法報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種碳化釩中游離碳的分離方法，該方法用于碳化釩中游離碳的分離方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是游離碳的分離方法，包括如下步驟a、樣品處理稱取碳化釩樣品，加水潤(rùn)濕，加入硝酸；b、過濾將步驟a處理后的樣品經(jīng)過濾紙過濾，蒸餾水洗滌至中性；C、灼燒將濾紙及殘?jiān)D(zhuǎn)入坩堝中，放入43(T460°C的馬弗爐中灼燒3(T40min，取出冷卻至室溫，去除濾紙灼燒后的灰分即得游離碳。優(yōu)選的，所述步驟c中馬弗爐溫度為440°C。其中，所述步驟a中硝酸為按照硝酸水的體積為I : 2 3配制而成，用量為樣品質(zhì)量的80 200倍。優(yōu)選的，所述步驟a中硝酸按照硝酸水的體積為I : 2配制而成。其中，所述步驟a中加入硝酸后還進(jìn)行保溫，溫度為90 100°C，時(shí)間為20 30mino其中，所述步驟a中樣品質(zhì)量m=0. 2000 O. 5000g。
其中，所述步驟b中的濾紙為中速定量濾紙。其中，所述步驟b中蒸餾水溫度為5(T80°C。本發(fā)明還提供了碳化釩中游離碳的分離方法，包括如下步驟a、樣品處理稱取碳化釩樣品，加水潤(rùn)濕，加入硝酸；b、過濾將步驟a處理后的樣品經(jīng)濾紙過濾，蒸餾水洗滌至中性；C、檢測(cè)將濾紙及殘?jiān)D(zhuǎn)入坩堝中，放入43(T460°C的馬弗爐中灼燒3(T40min，使濾紙灼燒成灰分，取出冷卻至室溫，測(cè)定游離碳的含量。其中，所述步驟c中采用碳硫儀測(cè)定游離碳的含量。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明方法建立了一種碳化釩中游離碳的分離及檢測(cè)方法，填補(bǔ)碳化釩生產(chǎn)中游離碳分離及檢測(cè)的技術(shù)空白，可用于測(cè)定碳化釩生產(chǎn)中反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化為碳化釩的轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明方法分離效果好，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性高，重復(fù)性好。本發(fā)明方法采用的儀器價(jià)格便宜、易于得到，大大地降低了分析成本。本發(fā)明方法的過程操作簡(jiǎn)單，易于掌握，且安全無害，可作為其它樣品中游離碳分離及檢測(cè)的借鑒。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的技術(shù)方案是碳化釩中游離碳的分離方法，包括如下步驟a、樣品處理稱取碳化釩樣品，加水潤(rùn)濕，加入硝酸；b、過濾將步驟a處理后的樣品經(jīng)過濾紙過濾，蒸餾水洗滌至中性；C、灼燒將濾紙及殘?jiān)D(zhuǎn)入坩堝中，放入43(T460°C的馬弗爐中灼燒3(T40min，取出冷卻至室溫，去除濾紙灼燒后的灰分即得游離碳。優(yōu)選的，所述步驟c中馬弗爐溫度為440°C。其中，所述步驟a中硝酸為按照硝酸水的體積為I : 2 3配制而成，用量為樣品質(zhì)量的80 200倍。優(yōu)選的，所述步驟a中硝酸按照硝酸水的體積為I : 2配制而成。其中，所述步驟a中加入硝酸后還進(jìn)行保溫，溫度為9(Γ100 ，時(shí)間為2(T30min。其中，所述步驟a中樣品質(zhì)量m=0. 2000 O. 5000g。其中，所述步驟b中的濾紙為中速定量濾紙。其中，所述步驟b中蒸餾水溫度為5(T80°C。本發(fā)明還提供了碳化釩中游離碳的檢測(cè)方法，包括如下步驟a、樣品處理稱取碳化釩樣品，加水潤(rùn)濕，加入硝酸；b、過濾將步驟a處理后的樣品經(jīng)過濾紙過濾，蒸餾水洗滌至中性；C、檢測(cè)將濾紙及殘?jiān)D(zhuǎn)入坩堝中，放入43(T460°C的馬弗爐中灼燒3(T40min，使濾紙灼燒成灰分，取出冷卻至室溫，測(cè)定游離碳的含量。其中，所述步驟c中采用碳硫儀測(cè)定游離碳的含量。本發(fā)明中，根據(jù)硝酸對(duì)碳化物的溶解特性，化合碳轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}并完全溶解于體系中，而樣品中的游離碳則不受硝酸的影響，以游離單質(zhì)的形式飄浮或沉于溶液中，選用濾紙進(jìn)行過濾，過濾后殘?jiān)B同濾紙?jiān)隈R弗爐中灼燒，濾紙燒成灰分，而游離碳不燃燒，從而完成游離碳的徹底分離，同時(shí)消除游離碳檢測(cè)中的空白。通過對(duì)分離的游離碳進(jìn)行檢測(cè)，得到碳化釩產(chǎn)品中游離碳的含量，用總碳量減去游離碳量就能算出化合碳的含量，從而間接確定釩的轉(zhuǎn)化率，體現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量。濾紙?jiān)谔蓟^程中會(huì)釋放較大的黑色濃煙，馬弗爐是最常見的高溫設(shè)備，適用于灼燒操作；如果用較貴重的儀器設(shè)備，會(huì)薰黑設(shè)備，對(duì)設(shè)備的外觀和壽命均會(huì)有影響。因此使用馬弗爐既能滿足本發(fā)明方法的適用條件，還可以降低檢測(cè)成本。本發(fā)明中，先加一定的水潤(rùn)濕樣品作用是防止加硝酸溶解樣品結(jié)塊，緊貼于燒杯底難于分散，對(duì)酸度的影響較小，可忽略不計(jì)。本發(fā)明中碳化釩是合金產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的還原性，必須引入一定的氧化劑才能將樣品徹底分解，而硝酸是樣品前期處理常用的氧化型酸，而稀硫酸和鹽酸則不具備這一性質(zhì)。如果采用稀硫酸和鹽酸溶解碳化釩，再滴加一定量的硝酸也是可以的，只不過采用單一的硝酸就能使樣品溶解，就無需再使用其它的酸，使操作更簡(jiǎn)單。發(fā)明人對(duì)硝酸的濃度作了進(jìn)一步的研究，結(jié)果表明如果硝酸濃度太高會(huì)使游離碳被氧化損失，造成測(cè)定結(jié)果偏低，如果硝酸濃度太低不能使化合碳全部分解，在過濾過程 中殘留在游離碳中，使結(jié)果偏高。硝酸的用量太多則會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)，太少則不利于化合碳的溶解，經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)按照硝酸水的體積為I : 2 3配制而成的硝酸，用量為樣品質(zhì)量的80^200倍時(shí)，溶解效果最好。本發(fā)明中加入硝酸后于9(TlO(TC保溫2(T30min有助于試樣溶解。常壓下，該溫
度下酸的揮發(fā)緩慢，能保持溶液的相對(duì)酸度和體積，溫度太高硝酸發(fā)揮會(huì)加快，是溶液酸度較大，可能導(dǎo)致游離碳被氧化而損失，溫度低了樣品溶解相對(duì)較緩慢一些。保溫可采用恒溫箱、實(shí)驗(yàn)室常用的水浴鍋等。有文獻(xiàn)報(bào)道，可采用酸洗石棉進(jìn)行過濾，但對(duì)人有致癌的作用；而慢速定量濾紙過濾速度稍慢；因此優(yōu)選使用中速定性濾紙，無毒、且成本較低。本發(fā)明中，采用濾紙過濾后游離碳會(huì)附著在濾紙上，洗滌至中性目的在于去除硝酸根離子，使分離后所得的游離碳盡可能少的有其它雜質(zhì)成份，而且可避免在灼燒過程中樣品蹦濺而造成損失。過濾的時(shí)候蒸餾水的溫度高則過濾洗滌速度快，縮短操作時(shí)間，一般使用5(T80°C的蒸餾水。陶瓷坩堝是實(shí)驗(yàn)室最常見而廉價(jià)的一種坩堝，使用方便，因此，本發(fā)明中使用陶瓷坩堝。而專用坩堝、鉬金坩堝不易獲得，且價(jià)格昂貴，會(huì)增加檢測(cè)成本。在灼燒過程中，溫度過低，濾紙不能燃燒或不能完全燃燒，測(cè)定碳的空白值(空白值也就是在不加待測(cè)樣品的情況下，隨同待測(cè)樣品進(jìn)行相同操作所測(cè)定的結(jié)果)非常大；溫度過高，游離碳會(huì)部分或全部燃燒，使游離碳的測(cè)定結(jié)果偏低，因此要保證樣品灼燒后游離碳的質(zhì)量保持不變，必須對(duì)樣品進(jìn)行燃燒溫度的選擇控制，即確保濾紙完全燃燒而游離碳沒有任何損失。發(fā)明人經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，灼燒溫度以43(T460°C較為合適。經(jīng)過進(jìn)一步的研究確定優(yōu)選的灼燒溫度為440°C。在試樣分析時(shí)所采用的樣品質(zhì)量一般為O. 100(Tl. OOOOg，不同的樣品和檢測(cè)的目標(biāo)物質(zhì)的含量不同，用于檢測(cè)的樣品質(zhì)量也不同。對(duì)于難溶樣品來說，樣品質(zhì)量的選取更為重要，樣品質(zhì)量過多，會(huì)造成樣品的前期溶解不完全，影響檢測(cè)結(jié)果；本發(fā)明所涉及的碳化釩產(chǎn)品中游離碳含量較低，一般〈O. 5%，如果樣品質(zhì)量太少，一旦達(dá)不到檢測(cè)儀器的精度，檢測(cè)結(jié)果就不準(zhǔn)確。因此，發(fā)明人綜合上述因素，通過多次試驗(yàn)研究證實(shí)，樣品質(zhì)量以O(shè). 2000 O. 5000g 為佳。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不是用任何方式來限制本發(fā)明。試驗(yàn)例I硝酸濃度的選擇硝酸濃度選擇試驗(yàn)取四個(gè)燒杯，編號(hào)1#、2#、3#、4#，均加入O. 5000g同一碳化釩試樣，用少量水潤(rùn)濕，分別加入硝酸水的體積為I : 2、I 3、I 4、I 5的不同濃度的硝酸40mL，水浴加熱2(T30min后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表I。表I不同濃度硝酸溶解化合碳結(jié)果
>f葡酸濃度I實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象I游離碳測(cè)記結(jié)汜
I燒杯屮溶液Iii灰色變淺綠色Jtiin變成遛翠綠色，m I
1# 1:2 I 0.244%__I液済澈透_.表明化合碳溶解完全__
2#1:3 I0.248%
__[溶液比丨衫ftlW，冇極少化A碳未溶解完全 _
I燒杯中溶液丨丨f灰色變淺綠色敁后變成翡翠綠色，fi 3#1:4 I1.34%
__丨溶液_色比20)丨估，只溶解/少+ 的化合碳_
I燒杯屮溶液I丨I灰&變淺綠色β! 變成逝蘋綠色，丨丨―
AMII% T 7° 4
' I溶液麵色略，渾濁，化介碳溶解很少__'
.............................................t...............................................................I............................................................................................................................................................................................................................................................I...........................................................................................從表2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及游離碳測(cè)定結(jié)果看出，硝酸濃度為硝酸水的體積比為I : 2 3時(shí)，化合碳能溶解的比較完全。酸度越低化合碳分解越不完全，會(huì)導(dǎo)致游離碳測(cè)定結(jié)果大大偏高，酸度的選擇依據(jù)是確保化合碳徹底分解而游離不被氧化損失。如果硝酸水的體積比為I : 1，很可能會(huì)氧化游離碳，就算不會(huì)氧化游離碳，從分析成本和對(duì)環(huán)境造成的污染方面考慮也沒有必要再加大硝酸的濃度。試驗(yàn)例2灼燒溫度的選擇取兩個(gè)干凈陶瓷坩堝，編號(hào)為I號(hào)(質(zhì)量為22. 9170g)、2號(hào)(質(zhì)量為25. 2457g)。均加入O. 5g左右的碳粉放入馬弗爐中，在430°C、440°C、460°C、50(rC、55(rC溫度下分別灼燒30min后，冷卻稱重，記錄數(shù)據(jù)見表2。表2灼燒溫度對(duì)碳粉質(zhì)量的影響
燃燒溫度 CC )~ 430440460500550
~I 號(hào)總質(zhì)量(g) 23.4148 23.415023.414623.400523. 3468
~I 號(hào)碳質(zhì)量(g) O. 4978O. 4980O. 4976O. 4835O. 4298
2 號(hào)總質(zhì)量(g) 25. 74325. 74325. 742825. 728525. 6757
2 號(hào)碳質(zhì)量(g) 0.49730.49730.49710.48280.4300
注上表中總質(zhì)量表示灼燒后坩堝和碳粉的總質(zhì)量。由試驗(yàn)結(jié)果可以得出，溫度控制在43(T460°C時(shí)，游離碳基本上保持恒重，500°C時(shí)游離碳質(zhì)量減少明顯，表明游離碳已經(jīng)開始燃燒，所以馬弗爐灼燒最高溫度不得大于460°C。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)試樣低于400°C，濾紙基本不燃燒，只能變黑，空白值非常高。在灼燒溫度為440°C時(shí)，碳粉質(zhì)量變化最小，因此，本發(fā)明優(yōu)選的灼燒溫度為440°C。實(shí)施例I采用本發(fā)明方法檢測(cè)碳化釩樣品中的游離碳取三個(gè)碳化釩試樣質(zhì)量均為O. 3000克，按照本發(fā)明的方法進(jìn)行三次平行測(cè)定，檢驗(yàn)其測(cè)定方法的精密度，所得結(jié)果見表3。本實(shí)施例的具體操作步驟如下①試樣的前期處理稱取O. 3000g試樣，于250mL下玻璃燒杯中，用少許煮開的蒸餾水樣品濕潤(rùn)并搖勻分散，加入硝酸(純硝酸水的體積比為I : 2)40mL，蓋上表面皿，將燒杯置于已煮沸的恒溫水浴箱中水浴加熱2(T30min，加熱過程可偶爾輕輕搖晃燒杯，同時(shí)觀察燒杯中溶液體積，如果體積因揮發(fā)而減少的量大于10mL， 需向燒杯中補(bǔ)加煮沸的蒸餾水；②過濾分離將燒杯中的液體趁熱用中速定量濾紙過濾，用煮沸后的蒸餾水沖洗燒杯和玻璃棒，并將沖洗后的溶液倒入濾紙中，用水洗至用濾紙中殘?jiān)黳H = 6^7為止，濾干后濾紙和殘?jiān)D(zhuǎn)移到30ml陶瓷坩堝中；③殘?jiān)茻龑⑹⒂袨V紙和殘?jiān)奶沾邵釄宸湃?40±10°C馬弗爐中灼燒，待濾紙燒成灰白色，繼續(xù)在該溫度下保溫40分鐘，取出，冷卻待用用碳硫儀測(cè)定游離碳按照所用碳硫儀操作規(guī)程先校正儀器，再將步驟③陶瓷坩堝中所得的灰份轉(zhuǎn)入碳硫坩堝中進(jìn)行測(cè)定。儀器自動(dòng)檢測(cè)顯示結(jié)果，儀器所顯示的數(shù)值即為沒有轉(zhuǎn)化為碳化釩的游離碳的質(zhì)量百分含量。隨同試樣做空白試驗(yàn)。表3碳化釩樣品中游離碳(C%)分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.碳化釩中游離碳的分離方法，其特征在于包括如下步驟 a、樣品處理稱取碳化釩樣品，加水潤(rùn)濕，加入硝酸； b、過濾將步驟a處理后的樣品經(jīng)濾紙過濾，蒸餾水洗滌至中性； C、灼燒將濾紙及殘?jiān)D(zhuǎn)入坩堝中，放入43(T460°C的馬弗爐中灼燒3(T40min，取出冷卻至室溫，去除濾紙灼燒后的灰分即得到游離碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳化釩中游離碳的分離方法，其特征在于所述步驟c中馬弗爐溫度為440°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碳化釩中游離碳的分離方法，其特征在于所述步驟a中加入硝酸后還進(jìn)行保溫，溫度為9(Γ100 ，時(shí)間為2(T30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求Γ3任一項(xiàng)所述的碳化釩中游離碳的分離方法，其特征在于所述步驟a中硝酸為按照硝酸水的體積為I : 2 3配制而成，用量為樣品質(zhì)量的8(Γ200倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳化釩中游離碳的分離方法，其特征在于所述步驟a中硝酸為按照硝酸水的體積為I : 2配制而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求Γ5任一項(xiàng)所述的碳化釩中游離碳的分離方法，其特征在于所述步驟a中樣品質(zhì)量為O. 2000 O. 5000g。
7.根據(jù)權(quán)利要求Γ6任一項(xiàng)所述的碳化釩中游離碳的分離方法，其特征在于所述步驟b中的濾紙為中速定量濾紙。
8.根據(jù)權(quán)利要求Γ7任一項(xiàng)所述的碳化釩中游離碳的分離方法，其特征在于所述步驟b中蒸餾水溫度為5(T80°C。
9.碳化釩中游離碳的檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟 a、樣品處理稱取碳化釩樣品，加水潤(rùn)濕，加入硝酸； b、過濾將步驟a處理后的樣品經(jīng)濾紙過濾，蒸餾水洗滌至中性； C、檢測(cè)將濾紙及殘?jiān)D(zhuǎn)入坩堝中，放入43(T460°C的馬弗爐中灼燒3(T40min，使濾紙灼燒成灰分，取出冷卻至室溫，測(cè)定游離碳的含量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳化釩中游離碳的檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟c中采用碳硫儀測(cè)定游離碳的含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及碳化釩中游離碳的分離及檢測(cè)方法，屬于分析化學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供碳化釩中游離碳的分離及檢測(cè)方法。本發(fā)明提供了碳化釩中游離碳的分離方法，包括如下步驟a、樣品處理；b、過濾；c、灼燒。本發(fā)明還提供了碳化釩中游離碳的檢測(cè)方法，包括如下步驟a、樣品處理；b、過濾；c、檢測(cè)。本發(fā)明方法可用于碳化釩中游離碳分離及檢測(cè)，分離效果好，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01N25/02GK102798644SQ20121032120
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者馮向琴, 劉松利, 方民憲, 陳綠英, 榮東玲, 陳彬 申請(qǐng)人:攀枝花學(xué)院