Определение фосфора объемным методом

Определение содержания фосфора

Содержание фосфора в углях определяют объемным и фотоколориметрическим (по ГОСТ 1932 - 82) методами.

Сущность метода определения фосфора заключается в окислении фосфора, содержащегося в угле, и переводе его в ортофосфорную кислоту, из которой он осаждается в виде фосфоромолибдата (фосфорномолибденовокислого) аммония [(NH₄)₃PO₄´MoO₃]. Последний растворяют в избытке титрованного раствора едкой щелочи и полученный раствор титруют серной кислотой.

Навески по 4 г аналитической пробы угля и смеси Эшка смешивают в фарфоровом тигле[11]. Сверху в тигель ровным слоем насыпают еще 2 г смеси Эшка.

Тигель со смесью ставят в холодную муфельную печь, температуру в которой постепенно, в течение 1 - 1,5 ч, поднимают до 800 - 850⁰, и прокаливают смесь при этой температуре до тех пор, пока все содержимое тигля не превратится в спекшуюся массу и не приобретет равномерную розоватую окраску без включения черных частиц.

После прокаливания тигель вынимают из печи и переносят содержимое в стеклянный стакан емкостью 200 - 250 мл (или фарфоровую чашку такой же емкости). Приливают сюда 30 - 40 мл азотной кислоты плотностью 1,30 - 1,40 г/см³. Стакан накрывают часовым стеклом и ставят на кипящую водяную баню до полного растворения спекшейся массы. Одновременно вливают 5 - 10 мл азотной кислоты в тигель для растворения частиц спекшейся массы, прилипших к его дну и стенкам, и также нагревают его на водяной бане. Убедившись, что содержимое тигля растворилось, раствор сливают в стакан и промывают тигель в несколько приемов горячей водой.

При этом в стакане из раствора может выделиться кремневая кислота, при наличии которой в больших количествах раствор густеет. Для более полного выделения кремневой кислоты и раствору добавляют 20 - 30 мл 1%-ного свежеприготовленного раствора желатины. Через 10 мин после выпадения хлопьевидного осадка кремневой кислоты ее отфильтровывают через бумажный фильтр (белая лента) и промывают 3%-ным раствором азотной кислоты до отрицательной реакции на железо (проба с роданистым аммонием), а затем горячей дистиллированной водой до нейтральной реакции (индикатор метиловый оранжевый).

Фильтрат после отделения кремневой кислоты собирают в колбу и упаривают до объема 40 - 50 мл, после чего обрабатывают насыщенным раствором марганцовокислого калия, приливаемого в фильтрат по каплям до появления не исчезающего при кипячении в течение 5 мин бурого осадка двуокиси марганца MnO₂. При этом весь содержащийся в фильтрате фосфор окисляется в ортофосфорную кислоту (H₃PO₄).

Осадок двуокиси марганца разрушают 10%-ным раствором NaNO₂. Полученный раствор кипятят в течение 5 мин для удаления образовавшихся окислов азота. Затем раствор охлаждают до комнатной температуры, нейтрализуют 20%-ным раствором аммиака, осторожно приливая его до образования осадка полуторных окислов, для растворения их в раствор приливают по каплям азотную кислоту. После растворения осадка добавляют в раствор еще 4 - 5 мл азотной кислоты и, нагрев его до температуры 50 - 60⁰ С (но не выше), осаждают из него фосфор, приливая к раствору 40 - 50 мл нагретой молибденовой жидкости. Для приготовления молибденовой жидкости 120 г молибденовокислого аммония растворяют в воде и доводят объем раствора до 1 л. Полученный раствор вливают тонкой струей при помешивании в 1 л азотной кислоты с плотностью 1,2 г/см³ (смесь 410 мл концентрированной азотной кислоты плотностью 1,4 г/см³ и 510 мл воды). Раствору дают постоять в течение недели, выделившийся желтый осадок отфильтровывают и отбрасывают.

Затем раствор взбалтывают в течение 5 - 10 мин и оставляют стоять не менее 3 ч до образования плотного осадка фосфоромолибдата аммония и просветления раствора. Осадок фосфоромолибдата аммония отфильтровывают через плотный фильтр (синяя лента) и промывают вначале 3%-ным раствором азотной кислоты до отрицательной реакции на железо, а затем 1%-ным раствором нитрата калия до нейтральной реакции по фенолфталеину. Фильтр с осадком переносят в колбу, в которой происходило осаждение фосфора, приливают туда для растворения осадка 0,1 н. раствора едкой щелочи с некоторым избытком (3 - 5 мл). Фильтр разрывают на мелкие кусочки стеклянной палочкой и добавляют в колбу дистиллированной воды до объема 100 - 150 мл. В качестве индикатора приливают 5 капель 1%-ного раствора фенолфталеина. Избыток щелочи оттитровывают 0,1 н. раствором серной кислоты до исчезновения розовой окраски.

Содержание фосфора в аналитической пробе угля вычисляют по формуле

P^a = (V₁ – V₂)0,000135100/G = (V₁ – V₂)0,0135/G, %,

где V₁ - объем точно 0,1 н. раствора щелочи, взятой для растворения осадка, мл;

V₂ - объем точно 0,1 н. раствора серной кислоты, израсходованной на обратное титрование, мл;

0,000135 - количество фосфора, соответствующее 1 мл 0,1 и. раствора щелочи, г;

G - навеска угля, г.

Одновременно, определяя содержание фосфора в угле, проводят контрольное определение содержания фосфора в реактивах и вносят соответствующие поправки в результаты анализа на фосфор.