镉元素是提高铝合金时效硬化特性的主要元素,可以大幅度改善铝合金的屈服硬度,降低延伸率,对合金组织和性能产生显著的影响。为了保障铝合金良好的工艺性能,准确测定铝及铝合金中镉元素的含量具有重要意义。
目前文献报道,铝及铝合金中镉含量的测定方法主要有火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱、示波极谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP–[**]ES)法和分光光度法等。这些方法测定镉的最大含量均不超过3.00%,而产品需求的多元化使得许多镉含量远远超过3.00%的铝合金中间体产品在市场上流通,目前尚无相关国标检测方法。笔者采用盐酸溶液(1+1)、30%过氧化氢溶解样品,碱分离干扰元素,用EDT[**]法络合滴定样品溶液中的镉,方法快速、准确,改变了目前国标方法未涵盖铝及铝合金中高含量镉检测范围的现状。
1实验部分
1.1主要仪器与试剂
电子天平:BS224S型,分度值为0.1mg,德国赛多利斯公司;
硝酸:ρ≈1.42g/mL,分析纯;
氨水:25%~28%,分析纯;
盐酸:ρ≈1.19g/mL,分析纯;
过氧化氢:体积分数为30%,分析纯;
氢氧化钠、六次甲基四铵:分析纯;
饱和氢氧化钠溶液:称取130g氢氧化钠,加入100mL水;
氢氧化钠溶液:150g/L,称取150g氢氧化钠,加水溶解后定容至1000mL;
六次甲基四铵缓冲溶液:pH5.5,用400mL水溶解150g六次甲基四铵,加入50mL盐酸,调节溶液的pH约为5.5,用水稀释至500mL,混匀;
甲基红乙醇溶液:1.0g/L;
(2-吡啶偶氮)2-萘酚(P[**]N)乙醇溶液:1.0g/L,分析纯;
乙二胺四乙酸二钠:分析纯,北京盈祥科技有限公司;
镉:纯度不低于99.99%,北京盈祥科技有限公司;
镉标准储备溶液:1.0mg/mL,称取1.0000g镉,加入20mL硝酸溶液(1+1)加热煮沸溶解并用水定容至1000mL;
铝合金样品:编号分别为1#,2#,3#,4#,中国铝业郑州有色金属研究院有限公司;
实验用水为去离子水。
1.2实验方法
1.2.1试样制备
将试样剪碎至4mm以下,用磁铁除去加工时带入的铁屑,然后过0.44mm筛,备用。
1.2.2乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液制备
(1)配制:称取1.86g乙二胺四乙酸二钠(Na2EDT[**]),溶于300mL水中,并用水定容至1000mL
(2)标定:移取10.00mL镉标准储备溶液,加入50mL水、2滴甲基红乙醇溶液,用氨水溶液(1+1)中和至溶液恰变为黄色,滴加盐酸溶液(1+1)至溶液恰变为红色并过量3~5滴,加入10mL六次甲基四铵缓冲溶液,加热煮沸3min。以下按1.2.2(2)步骤进行。平行标定3次,取标定浓度的平均值。
按式(1)计算Na2EDT[**]标准滴定溶液的实际浓度:
式中:c——Na2EDT[**]标准滴定溶液的实际浓度,mol/L;
m——镉的质量,g;
V1——平行滴定镉标准储备溶液消耗Na2EDT[**]标准滴定溶液体积的平均值,mL;
112.41——镉的摩尔质量,g/mol。
1.2.3样品测定
(1)称取1.0000g样品,置于200mL烧杯中,加入8mL盐酸溶液(1+1)微热溶解,滴加0.5mL30%过氧化氢至溶液清亮,加热至溶液冒大泡,冷却。加入约30mL水,加热至盐类溶解,冷却。边搅拌边加入饱和氢氧化钠溶液至出现沉淀物并不再溶解,过量10mL,煮沸1~2min,用定量中速滤纸过滤,用氢氧化钠溶液洗涤沉淀2~3次。将沉淀转移至原烧杯,用热盐酸溶液(1+1)将沉淀洗下,用热去离子水冲洗滤纸3~5次。加入约50mL氨水,微热后定容至250mL。干过滤,按表1移取25.00mL或50.00mL溶液于300mL锥形瓶中。加入2滴甲基红乙醇溶液,用盐酸溶液(1+1)中和至溶液由黄色恰变为红色并过量3~5滴。加入10mL六次甲基次胺缓冲溶液,加热煮沸3min。
(2)加入5滴P[**]N乙醇溶液,趁热用Na2EDT[**]标准滴定溶液滴定,边滴边补加氨水溶液(1+1),滴定至亮黄色即为终点。
镉含量以镉的质量分数计,按式(2)计算:
式中:w——镉的质量分数;
V2——滴定试液消耗的Na2EDT[**]标准滴定溶液的体积,mL;
V3——滴定随同试料的空白溶液消耗的Na2EDT[**]标准滴定溶液的体积,mL;
V0——试液总体积,mL;
m0——试样质量,g;
V4——分取试液的体积,mL。
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