钢铁酸洗废液中Fe^3+和Fe^2+的测定

钢铁酸洗废液中 Fe3+和 Fe2+的测定 张永刚袁 高亚男 渊天津工业大学 科学与化学工程学院袁天津 300160冤 摘 要院 针对强酸性溶液中 Fe3+和 Fe2+的测定袁提出采用 EDTA络合滴定法测定钢铁酸洗废液中的 Fe3+袁并在强氧化 剂存在下测定废液中的 Fe2+. 实验明袁在精确控制 pH值条件下袁此法可对 Fe3+和 Fe2+进行连续准确的测定. 关键词院 钢铁酸洗废液曰 Fe3+曰 Fe2+曰 铁磁流体曰 EDTA曰氧化 中图分类号院TQ178曰X703曰TQ111.3 文献标识码院 A 文章编号院 员远苑员原园圆源载渊圆园园8冤园4原园园39原园2 Fe3+ and Fe2+ determination in steel pickling waste acid liquor ZHANG Yong-gang袁 GAO Ya-nan 渊School of Material Science and Chemical Engineering袁 Tianjin Polytechnic University袁 Tianjin 300160袁 China冤 Abstract院 Aimed at Fe3+ and Fe2+ determination in strong acidity solution袁 EDTA method is brought forward to directly determine Fe3+ in steel pickling waste acid liquor袁 and then determine the Fe2+ by the help of strong oxidation agent. The results indicate that the EDTA method can continuously obtain the contents value of Fe3+ and Fe2+ in steel pickling waste acid liquor by controlling pH value precisely. Key words院 steel pickling waste acid liquor曰 Fe3+曰 Fe2+曰 ferro-magnetic fluid曰 EDTA曰 oxidation 收稿日期院 2008-04-03 基金项目院天津市科技攻关计划重大项目渊05YFGDGX10000-3冤 作者简介院张永刚渊1973要冤袁男袁博士袁副教授袁硕士生导师. E-mail院 zhangyg@tju.edu.cn 钢铁酸洗废液中一般含有 0.05~5 g/L 的 Fe3 +和 60~250 g/L的 Fe2+袁 以及少量的 Mn2+尧Mg2+尧Cr3+尧Ni2+等 可溶性金属盐袁制备铁磁流体和铁磁氧体是酸洗废液 无害化[1~3]和 Fe2+资源化的有效途径[4袁5]袁而准确测定强 酸性钢铁酸洗废液中 Fe3+和 Fe2+是其资源化利用的前 提.测定Fe2+尧Fe3+的方法较多袁如滴定法尧分光光度法尧原 子吸收分光光度法等[6]袁它们都具有较高的准确性.但在 钢铁酸洗液中袁其强酸性和较多的杂质离子 Cu2+尧Mo6+尧 As5+尧Sb5+的存在袁干扰了铁的测定曰大量的偏硅酸存在袁 由于吸附作用 Fe2+还原不完全袁 也影响测试结果的准 确性.本文采用乙二胺四乙酸二钠渊EDTA冤络合滴定法 结合强氧化剂的使用袁测定了酸洗液中的 Fe3+和 Fe2+. 1 实验原理 pH越1.8耀2.5的酸性溶液中袁Fe3+与磺基水杨酸生 成稳定的红紫色络合物袁在此条件下袁只有 Fe3+与磺基 水杨酸根离子 渊SSal2-冤 络合显色袁 Fe2+则不显示颜色. 颜色强度与铁的含量成正比袁 其反应式为院Fe3 ++ 3SSal2-=咱Fe渊SSal冤3暂3-.当向该溶液中滴加 EDTA后袁因 EDTA 与 Fe3+络合能力强于磺基水杨酸袁Fe3 +优先与 EDTA结合成亮黄色络合物袁使原来的红紫色消失袁终 点变色明显.若溶液中含有 Fe2+袁可先测出 Fe3+的质量 浓度袁再利用强氧化剂过硫酸铵渊NH4冤2S2O8 将 Fe2+氧 化成 Fe3+袁继续用标准 EDTA溶液滴定袁则可测得 Fe2+ 的质量浓度. 2 实验测试 2.1 试验原料 所用试剂有院H2SO4尧H3PO4尧EDTA 均为分析纯试 剂袁市售曰20%磺基水杨酸袁10% 渊NH4冤2 S2O8 溶液袁0.1 mol/L EDTA标准溶液袁1+1氨水袁 1+1HCl袁为实验室自 配曰钢铁盐酸酸洗废液袁河北省某轧钢厂提供. 2.2 测定步骤 用移液管准确移取 1 mL酸洗液于 250 mL三角 第 圆7卷 第 4期 圆园园8年 8月 天 津 工 业 大 学 学 报 允韵哉砸晕粤蕴 韵云 栽陨粤晕允陨晕 孕韵蕴再栽耘悦匀晕陨悦 哉晕陨灾耘砸杂陨栽再 Vol.27 No.4 August 2008 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 21017 高亮 天 津 工 业 大 学 学 报 第 27卷 瓶中袁稀释至 100 mL袁用 1+1氨水及 1+1 HCl调节 pH 值至 1.8耀2.5. 加 1 mL 20%磺基水杨酸作指示剂袁用 0.1 mol/L EDTA滴至红紫色消失袁 记下 EDTA溶液的 体积读数 a.再加入 3 mL 10% 渊NH4冤2S2O8溶液加热至 60耀70 益袁 继续用 0.1 mol/L EDTA溶液滴至红紫色消 失袁 记下 EDTA溶液的体积读数 b. Fe3+和 Fe2+的质量 浓度按下式计算院 CFe3+==0.1伊a伊56/V曰 CFe2+==0.1伊b伊56/V 式中袁CFe3+和 CFe2+分别为酸洗液中 Fe3+和 Fe2+的质量浓 度渊g/L冤曰a尧b 为 0.1 mol/L EDTA消耗量渊mL冤曰56为铁 的摩尔质量曰V 为所取酸洗液体积渊mL冤. 3 结果与讨论 3.1 测定结果 表 1为钢铁酸洗废液样品中铁离子的测定结果. 3.2 加标回收试验 取上述钢铁盐酸酸洗溶液 1.0 mL袁用蒸馏水稀释 至 100 mL袁 分别加入含 Fe3+1.22尧2.98尧5.46 mg 及含 Fe2+4.52尧7.24尧10.02 mg的标准溶液袁 然后利用 EDTA 法分别测定袁其结果见表 2. 由表 2 可见袁Fe2 +和 Fe3 +的加标回收率均接近 100%.说明采用 EDTA络合滴定法测定钢铁酸洗废液 中的 Fe3+袁 并在强氧化剂存在下测定废液中 Fe2+的测 定方法袁 可有效避免钢铁酸洗液中杂质离子 Cu2+尧 Mo6+尧As5+尧Sb5+对铁离子测定的干扰. 3.3 EDTA络合滴定测定 Fe3+和 Fe2+ Fe3+尧Fe2+与 EDTA 形成的络合物的稳定常数分 别为 lg KFe3 +越25.1尧lg KFe2 +越14.32. 正是因为 Fe3 +与 EDTA形成络合物的稳定常数远大于 Fe2+与 EDTA络 合物的稳定常数袁 所以在 pH值为 1.8耀2.0的范围内袁 Fe2+的存在不干扰 Fe3+的测定. Fe3+与磺基水杨酸形成 红紫色络合物袁因此当 Fe2+存在于酸性溶液中时袁以磺 基水杨酸为指示剂袁用标准 EDTA溶液滴定法可准确 测定 Fe3+含量. 测定 Fe3+后袁用过硫酸铵作氧化剂袁在 受热条件下将溶液中的 Fe2+全部转化成 Fe3+袁 在相同 滴定条件下袁继续用 0.1 mol/L EDTA溶液滴定溶液中 Fe2+氧化成 Fe3+的含量袁 即可求出溶液中 Fe2+的含量. 因此袁可在同一实验中连续测定 Fe3+和 Fe2+. 3.4 pH值对测定的影响 不同 pH 值条件下袁Fe3+与磺基水杨酸根离子形 成颜色不同的络合物院pH值为 1.8耀2.5时袁形成红紫 色络合物咱Fe渊SSal冤暂+曰pH值为 4.0耀8.0时袁形成褐色 络合物咱Fe渊SSal冤暂2-曰pH 值为 8.0耀11.5时袁形成黄色 咱Fe渊SSal冤3暂3-.可见在不同 pH值范围内袁Fe3+与磺基水 杨酸形成络合物的颜色相差较大袁 而当溶液 pH跃12.0 时袁Fe3+则水解生成 Fe 渊OH冤3沉淀.若溶液中无 EDTA 存在时袁Fe3+在 pH值为 2.0耀3.0时便开始生成氢氧化 物沉淀. EDTA对于防止金属离子水解是必要的袁但影 响测定质量的关键因素是对溶液 pH值的精确控制. 4 结 论 以磺基水杨酸为指示剂袁采用 EDTA络合滴定可 直接准确测定钢铁酸洗废液中的 Fe3+曰 并通过继续添 加强氧化剂过硫酸铵袁可将溶液中的 Fe2+全部转化成 Fe3+袁 仍采用 EDTA络合滴定准确测定钢铁酸洗废液 中的 Fe2+.为准确测定钢铁酸洗废液中的 Fe3+和 Fe2+袁 需对溶液 pH值进行精确控制. 参考文献院 [1] 王文生袁郑龙熙袁高福祥援用轧钢酸洗废液制备铁磁流体的 研究[J]援金属矿山袁 1994袁 211渊1冤院27袁 44原46援 [2] 何明兴袁何安西袁陈秀云袁等援钢板酸洗废液制备高纯氧化铁 的研究[J]援钢铁钒铁袁 2000袁 21渊4冤院18原22援 [3] 何强芳袁李国明袁陈 烁援水基 Fe3O4磁流体的制备[J]援应用 化学袁2005袁 22渊6冤院665原668. [4] 马 涛袁吴静芝袁杨丽珍袁等援纳米磁性液体的制备和性能 [J]援机械工程材料袁2006袁30渊2冤院58原60. [5] 张金升袁尹衍升袁吕忆农袁等援磁性流体中纳米 Fe3O4粒子包 覆结构的研究[J].中国科学渊E辑冤袁2003袁33渊7冤院609原613. [6] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M]. 3版院北京院 中国环境科学出版社袁1989. 表 1 样品测定结果 Tab.1 Measurement results of sample waste acid liquor 铁 离子 测定值/渊g窑L-1冤 均值/ 渊g窑L-1冤 标准 偏差 相对标准 偏差/%1 2 3 源 缘 Fe3+ 3.91 3.81 3.97 3.91 4.03 3.93 0.08 2.08 Fe2+ 118.72 117.60 118.16 116.48 117.60 117.71 0.83 0.71 表 2 加标回收实验结果 Tab.2 Results of Fe3+ and Fe2+ recovered experiment 加入标准量 辕mg 测定总量 辕mg 回收量 辕mg 加标回收率 辕% Fe3+ 3.93 1.22 2.98 5.46 5.13 6.97 9.33 1.20 3.04 5.40 98.36 102.01 98.90 Fe2+ 117.71 4.52 7.24 10.02 122.25 125.01 127.69 4.54 7.30 9.98 100.44 100.83 99.60 铁 离子 离子含量 辕mg 40要 要 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 21017 高亮