紫外分光光度法测定增碳剂中氮含量_张家相

'第２卷第２期中国无机分析化学Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．２２０１２年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｏｒｇａｎｉｃＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ３４～３７ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－１０３５．２０１２．０２．００１０紫外分光光度法测定增碳剂中氮含量张家相１２２徐刚贾云（１水城钢铁有限责任公司技术中心，贵州六盘水５５３０２８；２重庆科技学院化学化工学院，重庆４０１３３１）摘要用惰性气体保护，卧式电阻炉高温灼烧处理增碳剂样品，在水蒸气环境下，将增碳剂中的氮还原成氨，在碱性过硫酸钾存在下，用紫外分光光度法测定其中氮含量，可得到较高的准确度和精密度，相对标准偏差小于６％，方法简单、快速、成本低，能满足炼钢生产对增碳剂中氮的检测要求。关键词高温灼烧；紫外分光光度法；增碳剂；氮中图分类号：Ｏ６５７．３２；ＴＨ７４４．１２文献标识码：Ａ文章编号：２０９５－１０３５（２０１２）０２－００３４－０４ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎＣｏｎｔｅｎｔｉｎＲｅｃａｒｂｕｒｉｚｅｒｂｙＵＶＳｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ１，ＸＵＧａｎｇ２，ＪＩＡＹｕｎ２ＺＨＡＮＧＪｉａｘｉａｎｇ（１．ＳｈｕｉｃｈｅｎｇＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５３０２８，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｏｎｇＱｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ４０１３３１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＵｎｄｅｒｉｎｅｒｔｇａｓｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｒｅｃａｒｂｕｒａｎｔｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｂｕｒｎｅｄａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎａｈｏｒｉｚｏｎ－ｔａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｆｕｒｎａｃｅ．Ｉｎｗａｔｅｒｖａｐｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｒｅｃａｒｂｕｒａｎｔｗａｓｄｅｏｘｉｄｉｚｅｄｔｏａｍｍｏ－ｎｉａ．ＴｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙＵＶｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆａｌｋａｌｉｎｅｐｏｔａｓｓｉ－ｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ．ＴｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｃａｎｂｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｇｏｏｄａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｗｉｔｈｔｈｅＲＳＤｌｅｓｓｔｈａｎ６％．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅ，ｆａｓｔａｎｄｌｏｗ－ｃｏｓｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ＵＶｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ；ｒｅｃａｒｂｕｒｉｚｅｒ；ｎｉｔｒｏｇｅｎ增碳剂，首先选购含氮量低的品种，为控制增碳剂中１前言有害杂质元素含量，应核查增碳剂的氮含量。但是［１］增碳剂分炼钢用增碳剂和铸铁用增碳剂，优由于增碳剂中的氮含量很低，增碳剂相对比较稳定，质增碳剂是生产优质钢材必不可少的辅助添加剂。在常温下基本不会改变其化学性质，且目前国内既随着冶金技术的发展，其它杂质元素如氧、硫、氢等无标准分析方法，又无标准样品，因此，建立对增碳的含量已可脱到１．０×１０－６剂中微量氮的分析检测尤为重要。近年来，分光光ｇ以下。但是，脱氮并［２－３］不是一件容易的事，氮的活性要差得多，与大多数合度法在炼钢等材料分析中也得到了广泛的应用。金元素形成的氮化物在高温下都要分解，无法通过建立在惰性气体保护和水蒸气环境下，用专用上浮或其他方法去除；近十多年来，随着感应电炉应加热炉将增碳剂在１１００℃灼烧，将增碳剂中的氮还用的不断增多，增碳剂中氮的含量日益受到重视。原成氨，以无氨水的蒸馏水吸收，用碱性过硫酸钾氧为避免产品产生气孔缺陷，感应电炉熔炼时所用的化消解吸收液，用紫外光度法测定增碳剂中氮含量收稿日期：２０１１－１０－１７修回日期：２０１２－０３－０４基金项目：水钢技术中心创新项目（技字２０１１０８）资助。作者简介：张家相，男，工程师，主要从事理化检验工作。Ｅ－ｍａｉ１：ｘｇｘｙｔ＠１６３．ｃｏｍ。 第２期张家相等：紫外分光光度法测定增碳剂中氮含量３５的方法。方法简单、快速，结果与氧氮分析仪测定法效果好。基本一致。３．２灼烧时间的影响称取一定量的增碳剂于瓷舟中在１１００℃灼烧２实验部分不同的时间，结果见图１。２．１主要仪器及试剂自组装专用加热炉，紫外分光光度计，ＯＮ－９００氧氮分析仪（德国ＥＬＴＲＡ公司），分析天平，高压消毒锅，刚玉管，瓷舟。硝酸钾标准溶液（以Ｎ计浓度，１００ｍｇ／Ｌ）：称取０．７２１８ｇ经１０５～１１０℃烘干４ｈ的分析纯硝酸钾，溶于新鲜蒸馏水中，移至１０００ｍＬ容量瓶，稀释至刻度，摇匀，使用时稀释成１０μｇ／ｍＬ；碱性过硫酸钾溶液：称取１５ｇ氢氧化钠溶于蒸馏水中，再加入４０ｇ过硫酸钾，低于６０℃水浴加热图１灼烧时间曲线溶解后定容至１０００ｍＬ，摇匀；Ｆｉｇｕｒｅ１．Ｔｈｅｂｕｒｎｉｎｇｔｉｍｅｃｕｒｖｅ．混合催化剂：将无水硫酸钠、硫酸汞和硒粉按质量比（６４＋１０＋１）混合研细，混匀，装袋备用；从图１可以看出，当温度控制在１１００℃，灼烧硫酸，磷酸，硝酸，盐酸（１＋９）；时间到５０ｍｉｎ后，样品处理完全，测定数据比较稳实验用水为无氨的新鲜蒸馏水。定。实验时灼烧时间为１ｈ。２．２实验方法３．３灼烧温度的影响称取０．２ｇ（精确至０．０００１ｇ）增碳剂于瓷舟中，称取一定量的增碳剂于瓷舟中在不同的温度下将瓷舟放入加热炉的高温区位置，接好水蒸气蒸馏灼烧１ｈ后测定其氮的含量，结果见图２。和吸收瓶，在通入氦气保护下，在１１００℃灼烧１ｈ，然后取下吸收瓶，冷却后将吸收液稀释到２５０ｍＬ，准确移取２．００ｍＬ试液与２５ｍＬ比色管中，再加入５．００ｍＬ碱性过硫酸钾溶液，放入高压灭菌器中升压至１１０～１４０ＭＰａ（此时温度为１２０～１２４℃）持续３０ｍｉｎ。取下冷至室温，加１．０ｍＬ盐酸（１＋９），用无氨水的蒸馏水稀释至刻度线，在紫外分光光度计上，以无氨水的蒸馏水为参比，在波长２２０和２７５ｎｍ分别测定其吸光度值，并计算Ａ＝Ａ２２０－Ａ２７５。同时［４］做试剂空白。图２灼烧温度曲线３结果与讨论Ｆｉｇｕｒｅ２．Ｔｈｅｂｕｒｎｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｕｒｖｅ．从图２可以看出，当灼烧时间控制在５０ｍｉｎ以３．１样品处理方法的探讨上，温度达到１１００℃以上时，样品灼烧完全，测定结选择高温灼烧方式（惰性气体和水蒸气环境下果比较可靠。综合考虑，实验时灼烧温度为１１００℃。１１００℃灼烧）和低温消解（消解体系：Ｈ２ＳＯ４＋磷酸＋混合催化剂、Ｈ２ＳＯ４＋磷酸＋ＫＭｎＯ４、Ｈ２ＳＯ４＋３．４盐酸加入量对实验的影响磷酸＋Ａｌ２Ｏ３、Ｈ２ＳＯ４＋高氯酸＋混合催化剂、按实验方法，分别加入０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０ｍＬ盐酸（１＋９）于消解好的比色管样品中，以无Ｈ２ＳＯ４＋高氯酸＋ＫＭｎＯ４、Ｈ２ＳＯ４＋高氯酸＋氯离子和氨离子的新鲜蒸馏水稀释到刻度，在波长Ａｌ２Ｏ３、Ｈ２ＳＯ４＋硝酸酸＋混合催化剂、Ｈ２ＳＯ４＋硝酸＋Ａｌ２Ｏ３、Ｈ２ＳＯ４＋硝酸＋高氯酸镁）方式处理样２２０和２７５ｎｍ分别测定其吸光度值，实验发现盐酸的加入量对测定结果没有多大的影响，这说明氯离品，结果发现采取低温消解等常规方法无法将样品子对反应无干扰。处理完全，而采取高温灼烧（１１００℃）方式样品处理 ３６中国无机分析化学２０１２年３．５过硫酸钾加入量对测定的影响按实验方法，分别加入０、２．０、４．０、６．０、８．０、１０．０ｍＬ过硫酸钾溶液（４０ｇ／Ｌ）进行消解，消解完后，以去离子水为参比，在波长２２０和２７５ｎｍ分别测定其吸光度值，结果发现未加过硫酸钾溶液时，在测定波长处没有紫外吸收，随着过硫酸钾浓度的增加，吸光度差值（Ａ２２０－Ａ２７５）逐渐增大，当过硫酸钾加入量为４．０～６．０ｍＬ时，测得的吸光度差值比较稳定，当过硫酸钾用量增大到８．０ｍＬ，测得的吸光图４消解温度的影响度差值又开始增大，这可能是由于过硫酸钾溶液的Ｆｉｇｕｒｅ４．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｇｅｓｔｉｏｎ浓度太大，没有分解完全，对测定产生了干扰（过硫ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＵＶａｂｓｏｒｂａｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．［５］酸钾溶液在２２０ｎｍ处有很强的吸收），实验选取过硫酸钾溶液用量为５．０ｍＬ。从图３和图４可以看出，当消解时间大于３０ｍｉｎ，３．６过硫酸钾氧化消解时间及温度的影响消解温度为１２０℃左右时（即高压灭菌锅压力为在（３．５）中发现，过硫酸钾溶液的加入对测定结１１０～１４０ＭＰａ），样品测定的吸光度值最大，且当消果影响很大，过硫酸钾的加入主要是将试液中的氨解时间大于３０ｍｉｎ后，测定结果已经趋于稳定，因氧化成硝酸根，如果温度太低，氧化时间太短，试样此，实验时选择消解温度为１２０℃，时间为３０ｍｉｎ。中的氨氧化不完全，过硫酸钾也会分解不完全，影响４样品测定测定结果；如果消解温度太高，过硫酸钾分解太快，氨氧化不完全，测定结果偏低。按照实验方法加入４．１标准曲线的绘制５．０ｍＬ硫酸钾溶液，分别在２０、４０、６０、８０、１００、于８支２５ｍＬ具塞玻璃磨口比色管中，分别加１２０、１５０℃的不同温度下，消解１０、２０、３０、４０、５０、入０、１．００、３．００、５．００、７．００、９．００、１２．００ｍＬ硝酸６０ｍｉｎ，结果见图３和图４。钾标准溶液，按实验方法进行，分别测定Ａ２２０和Ａ２７５处的吸光度值，以浓度为横坐标，以Ａ２２０－Ａ２７５为纵坐标绘制标准曲线，曲线的回归方程为Ｙ＝０．２６５３Ｘ－０．０１２６（Ｘ单位：μｇ／ｍＬ），相关系数为０．９９９５。４．２样品测定按实验方法进行，对增碳剂中微量氮进行了测［６］定，并与氧氮分析仪测定结果比较，结果见表１。从表１可以看出，用紫外分光光度法测定增碳剂中的氮含量，相对标准偏差小于６％，分光光度法图３消解时间的影响测定结果与氧氮分析仪测定结果基本一致，实验证Ｆｉｇｕｒｅ３．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｇｅｓｔｉｏｎｔｉｍｅｏｎ明紫外分光光度法测定增碳剂中的氮有较高的准确ＵＶａｂｓｏｒｂａｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．度和精密度。表１样品测定结果Ｔａｂｌｅ１Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓ／％增碳剂产地氧氮分析仪测定结果分光光度法测定结果平均值ＲＳＤ陕西三秦０．２００．２１０．１９０．２２０．２２０．２１０．２１５．２合川百科０．４２０．４２０．３８０．４１０．３９０．４３０．４０４．５紫外分光光度法测定增碳剂中氮的含量，结果准确５结语可靠，方法简单，使用成本低，能够满足炼钢生产对采用高温灼烧（１１００℃）来处理增碳剂样品，用增碳剂中氮含量的检测要求。 第２期张家相等：紫外分光光度法测定增碳剂中氮含量３７定研究［Ｊ］．中国无机分析化学，２０１１，１（３）：４６－４９．参考文献［４］中国标准出版社第二编辑室．水质分析方法国家标准［１］国家经济贸易委员会．ＹＢ／Ｔ１９２—２００１炼钢用增碳汇编［Ｍ］．北京：中国标准出版社，１９９６．［５］彭鹏，石慧．碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定水剂［Ｓ］．北京：冶金工业信息标准研究院，２００１．［２］姚喆，冯振华，柴成文，等．亚硝基Ｒ盐分光光度法测定样中的总氮［Ｊ］．污染防治技术，２００８，２０（２）：８６－８８．［６］方南辉，张水菊，段清国，等．低氮增碳剂中氮的检测方合金钢中钴［Ｊ］．中国无机分析化学，２０１１，１（１）：６１－６４．［３］周恺，孙宝莲，李波，等．高含量铼的紫外分光光度法测法研究［Ｊ］．江西冶金，２０１０，３０（６０）：３９－４２．“２０１２中国科学仪器发展年会”隆重召开２０１２年３月２２－２３日，中国科学仪器行业目前最高级别的峰会———“２０１２中国科学仪器发展年会（ＡＣＣＳＩ２０１２）”在北京武青会议中心隆重召开。该会议由中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会分析仪器分会、仪器信息网（ｗｗｗ．ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．ｃｏｍ．ｃｎ）联合主办，中国分析测试协会、我要测网（ｗｗｗ．ｗｏｙａｏｃｅ．ｃｎ）协办。５００余位嘉宾出席了本届年会。中国仪器仪表行业协会专职副理事长李跃光先生在２２日召开的“中国科学仪器企业ＣＥＯ高峰论坛”上致辞。中国仪器仪表学会分析仪器分会理事长闫成德先生２３日代表主办方致大会开幕词。作为国内第一家创业板上市的分析仪器公司，江苏天瑞仪器股份有限公司董事长刘召贵博士代表赞助企业致辞。对２０１２中国科学仪器发展年会的召开表示祝贺，并分享了天瑞仪器上市后的发展变化，面临的机遇与挑战，以及２０１２年的发展规划。三大论坛：聚焦科学仪器行业发展之路、关注最新技术进展、探讨行业优秀人才培养ＡＣＣＳＩ２０１２特别设置了“中国科学仪器企业ＣＥＯ高峰论坛”，邀请了业内知名企业负责人分别就“２０１２年中国科学仪器行业发展趋势”及“中国科学仪器企业发展之路”进行了充分的探讨。本届年会的另一大亮点是首次举办了“科学仪器技术发展趋势论坛”，主办方特别邀请了高校科研院所等仪器用户单位的专家探讨了“国产仪器技术创新路在何方”、“‘十二五’期间我国科学仪器发展应重点关注的关键技术、共性技术和前沿技术”等问题，并盘点了近年来“最具潜力的仪器技术”、“发展速度最快的仪器技术”、“对人类健康影响最大的仪器技术”、“最受‘失意’的仪器技术”、等九大仪器技术。科学仪器行业的发展离不开优秀人才，由于诸多原因科学仪器行业人才短缺也是制约行业发展的一个重要因素。在此次年会举办的“仪器及分析测试行业人才培养圆桌会议”上，来自仪器公司及企业实验室单位、科研院所、检测机构的高管或ＨＲ针对本单位目前人才招聘的特点、存在问题，以及目前急需人才等方面做了主题发言；并就发展订单式人才培养，校企合作（企业大学与高校教育）的实习式模式，企业大学与院校教育如何更有效结合，仪器研发人才的匮乏问题，组织仪器及分析测试行业人才专项招聘会及网络招聘会等问题进行了探讨。颁发奖项：评选２０１１年度科学仪器优秀新产品回顾２０１１科学仪器行业发展情况本届年会共有５３３台仪器参与评选，最终有２３台仪器获得“２０１１年度科学仪器优秀新产品”称号。从申报的５８台具有节能减排理念的产品中共评选出４台仪器获得“２０１１年度绿色仪器”称号。此外，２０１２中国科学仪器发展年会还评选了“２０１１年度中国科学仪器与分析测试行业十大新闻”，颁发了“２０１１年度最具影响力厂商”、“２０１１年度最受关注仪器”、“２０１１年度最佳网络营销奖”等奖项，以期更好的梳理和回顾２０１１年科学仪器行业的发展情况。“中国科学仪器发展年会”自２００６年开始已成功举办五届，今年是第六次举办。每年一届的“中国科学仪器发展年会”是为了促进中国科学仪器行业“政、产、学、研、用、资”等各方的有效交流，力求对中国科学仪器的最新进展进行较为全面的总结，力争把最新的有关政策、最前沿的行业市场信息、最新的技术发展趋势在最短的时间内呈现给各位参会代表。'