標準加入法測定鈦白副產硫酸亞鐵中痕量鈦*

丁宗慶，曹 俊

（漢江師范學院生物化學與環境工程系，湖北十堰442000）

化工分析與測試

標準加入法測定鈦白副產硫酸亞鐵中痕量鈦*

丁宗慶，曹 俊

（漢江師范學院生物化學與環境工程系，湖北十堰442000）

建立了標準加入法測定鈦白副產硫酸亞鐵中痕量鈦的新方法，結果表明：溶液中鈦的質量濃度在0.08～12.0μg/mL范圍內與吸光度值呈良好的線性關系，線性相關系數R=0.999 5，檢出限為0.023μg/mL。根據標準曲線和X軸的截距可計算出樣品中的鈦含量。方法成功應用于鈦白副產硫酸亞鐵樣品測定，相對標準偏差（RSD）為1.9%～3.1%，加標回收率為97.2%～101.4%。方法可消除復雜基質對顯色反應的干擾，操作簡便，結果可靠。

標準加入法；副產硫酸亞鐵；鈦白

中國是鈦白生產大國，生產工藝絕大多數是硫酸法，生產每噸鈦白會副產3.5～4 t七水硫酸亞鐵，中國鈦白工業每年副產硫酸亞鐵約250萬t［1］。副產硫酸亞鐵作為一種廉價的原料經精制提純后已廣泛應用于生產氧化鐵系顏料、磁性記錄材料、凈水劑、電池級草酸亞鐵和磷酸鐵鋰正級材料等［2］。鈦白副產硫酸亞鐵雜質含量高，其中所含的鈦元素會嚴重影響下游產品的品質，如影響氧化鐵系顏料的色相［3］、影響磷酸鐵鋰正級材料的比容量和循環性能等［4］。建立硫酸亞鐵中痕量鈦的測定方法對綜合利用鈦白副產物，降低固廢排放，提高下游產品品質有重要意義。副產硫酸亞鐵中鈦的測定方法目前尚無報道。痕量鈦的測定主要有分光光度法［5］、原子吸收光譜法［6］、ICP-AES法等［7］。副產硫酸亞鐵溶液基體復雜，離子強度高，會對直接分光光度法結果產生嚴重干擾；后兩種方法需要使用大型昂貴儀器，不易普及。本研究利用標準加入分光光度法，建立了在大量Mn2+、Mg2+、Ca2+、Co2+、Zn2+等雜質存在下鈦白副產硫酸亞鐵中痕量鈦的測定方法，可消除樣品的基體干擾，準確高效，容易普及。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

UV-6100型紫外可見分光光度計；BSA224S型電子天平。

鈦標準溶液100μg/mL［GBW（E）082098（22-1）］；二安替比林甲烷（DAPM）溶液：50 g/L，用1mol/L HCl溶解；抗壞血酸：100 g/L水溶液，避光保存；38%鹽酸；實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

稱取50.00 g七水硫酸亞鐵樣品，用1mol/L H2SO4定容于250mL容量瓶，靜置讓不溶物充分沉淀后備用。在5支編號為1～5的50mL容量瓶中，分別加入10.00mL硫酸亞鐵樣品溶液，再分別加入0.00、1.00、2.00、3.00、4.00mL鈦標準溶液，然后在每支容量瓶中依次加入6.0mL 38%鹽酸、5.0mL抗壞血酸溶液和15.0mLDAPM溶液。加水定容，搖勻后放置25min。另取一支50mL容量瓶，用1mol/L HCl代替DAPM溶液，加入其他溶液及操作步驟同1號容量瓶，此為空白溶液。用1 cm比色皿，空白溶液為參比，381 nm處測定吸光度值。以加入鈦的質量濃度為橫坐標，吸光度A為縱坐標繪制標準曲線，曲線在橫坐標上截距的絕對值即為樣品溶液中鈦的質量濃度（μg/mL），根據溶液稀釋倍數及稱取樣品的質量計算硫酸亞鐵樣品中的鈦量（mg/kg）。

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

按照實驗方法，在310～500 nm范圍內掃描了4號溶液的吸收光譜，如圖1所示。由圖1可知，最大吸收峰位于381 nm處，故選擇381 nm為測定波長。

圖1 吸收光譜

2.2 試劑用量的選擇

以4號溶液為對象，分別考察了38%鹽酸、抗壞血酸溶液和DAPM溶液加入量對吸光度的影響。鈦和DAPM的顯色反應需在強酸性環境下進行，38%鹽酸加入量在6.0mL時體系的吸光度最大，繼續增加用量，吸光度變化不明顯。

亞鐵離子易被氧化生成三價鐵，是測定的主要干擾源，加入抗壞血酸溶液可將Fe3+還原成Fe2+，消除干擾。試驗了100 g/L抗壞血酸溶液用量對吸光度的影響，結果表明，當抗壞血酸溶液用量在4.0～6.0mL時溶液的吸光度穩定。

DAPM為該反應的顯色劑，其用量在15.0mL以上時溶液的吸光度穩定，說明溶液中的鈦已絡合完全。

綜上，實驗選擇加入6.0mL 38%鹽酸、5.0mL抗壞血酸溶液和15.0mLDAPM溶液。

2.3 顯色時間的選擇

鈦和DAPM的絡合反應需要一段時間才能達到吸光度值穩定，按照實驗方法，對4號溶液進行吸光度時間掃描，結果見圖2。由圖2可見，反應到20min時吸光度已趨于穩定，繼續增加時間，吸光度無明顯變化。考慮到結果的穩定，實驗選擇放置顯色時間為25min。

圖2 顯色時間的選擇

2.4 空白溶液的設計

采用標準加入法的目的在于最大程度地消除基體干擾，在復雜的基體中獲取目標物的響應值。本實驗中，空白溶液的作用是將非目標物的吸光度響應盡量排除，因此，它的選擇非常重要，理想的空白溶液應該是不含鈦且其他組分（包含雜質離子、加入的試劑）和標準系列顯色液完全一致的溶液，由于實驗樣品組成復雜，難以制得不含鈦而其他成分保留完全的試樣，用蒸餾水為參比，進行了空白溶液的設計實驗，結果見表1。

表1 空白溶液的設計

由表1可知，3號溶液樣品中的鈦發生了顯色，吸光度值最高；1、2、4號溶液吸光度值相差不大，說明不加DAPM顯色劑時溶液中的鈦不影響空白值，4號溶液的組成更接近理想空白溶液，故選擇4號溶液為空白參比。

2.5 標準曲線和檢出限

按照實驗方法，在樣品溶液中加入不同量的鈦標準溶液測定體系吸光度值，結果表明，最大質量濃度溶液產生的吸光度在1.6以下時，鈦的質量濃度和吸光度值呈良好線性關系，顯色溶液中鈦的總質量濃度范圍為0.08～12.0μg/mL，可根據樣品中鈦的含量范圍靈活調整加入鈦標準溶液的量。樣品吸光度A的標準曲線方程為A=0.481+0.133 2ρ（μg/mL），R=0.999 5。以產生0.003吸光度的鈦質量濃度作為儀器檢出限，儀器檢出限為0.023μg/mL，換算成固體樣品的檢出限為0.58mg/kg。

2.6 樣品測定

對不同批次副產硫酸亞鐵樣品進行了測定，并做加標回收實驗，結果見表2。對于含鈦較高的樣品，應適當減少稱樣量。

表2 樣品測定結果（n=5）

3 結論

利用標準加入法測定鈦白副產硫酸亞鐵中的鈦，可消除樣品溶液的復雜基質干擾，靈敏度高，準確可靠，檢出限為0.023μg/mL，對不同鈦含量的實際樣品測定RSD為1.9%～3.1%，加標回收率為97.2%～101.4%，能滿足定量測定要求。該方法不使用大型昂貴設備，操作簡便，在副產硫酸亞鐵綜合利用領域有應用價值。

［1］ 彭愛國，賀周初，余長艷，等．副產硫酸亞鐵制備電池級草酸亞鐵的研究［J］．無機鹽工業，2012，44（8）：60-62.

［2］ 譚婷婷，張淑珍，趙業軍．鈦白副產硫酸亞鐵制備鐵系超細材料的研究進展［J］．安徽化工，2011，37（3）：5-7.

［3］ 華彬，施利毅，施衛，等．生產鈦白的副產物硫酸亞鐵的精制研究［J］．上海大學學報：自然科學版，1999，5（1）：59-61.

［4］ 張克宇，吳鑒，高騰飛，等．結晶法提純鈦白副產硫酸亞鐵的數學模型與實驗研究［J］．高校化學工程學報，2016，30（2）：371-377.

［5］ 鄧軍華，王一凌，亢德華，等．二安替比林甲烷光度法測定含鈦冶金物料中二氧化鈦［J］．冶金分析，2015，35（10）：30-35.

［6］ ZachariadisGA，Sahanidou E.Analyticalperformanceofa fastmulti-elementmethod for titanium and traceelementsdetermination in cosmetics and pharmaceuticals by ICP-AES［J］.Central European JournalofChemistry，2011，9（2）：213-217.

［7］ 李婭，徐孝娜，高雙斌，等．石墨爐原子吸收光譜法測定護膚品中的鈦［J］．現代預防醫學，2010，37（8）：1510-1511.

Determ ination of trace titanium in titanium dioxide industry′s by-product ferroussulfateby standard additionmethod

Ding Zongqing，Cao Jun
（DepartmentofBiology，Chemistry and Environmental Engineering，Hanjiang NormalUniversity，Shiyan 442000，China）

A newmethod for the determination of trace titanium in titanium dioxide industry′s by-product ferrous sulfate by standard additionmethod was proposed.Results showed that therewas a good linear relationship between the titanium mass concentration and the absorbance valuewhen itwas in the range of0.08~12.0μg/mL，the correlation coefficientwas0.999 5 and the limitof detection was 0.023μg/mL.The titanium content in the sample can be calculated by the standard curve and the X intercept.The proposedmethod hasbeen applied successfully in determination of titanium in titanium dioxide industry′s by-product ferrous sulfate samples，the relative standard deviationswere in the range of1.9%~3.1%and the recoveries fell in the range of97.2%~101.4%.Thismethod could eliminate the color-reaction interference from the complexmatrix.Also，itwas reliable and easy to operate.

standard additionmethod；by-product ferroussulfate；titanium dioxide

TQ134.11

A

1006-4990（2017）07-0063-03

2017-02-21

丁宗慶（1979— ），男，碩士，副教授，主要從事痕量分析研究。

漢江師范學院重點科研項目（2015A01）。

聯系方式：dzqyx1979@163.com