一种金属铬溶解氧化方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110967239A(43)申请公布日2020.04.07(21)申请号202010002634.6(22)申请日2020.01.02(71)申请人国家地质实验测试中心地址100037北京市西城区百万庄大街26号(72)发明人黄毅　赵九江　刘娜　(74)专利代理机构北京律恒立业知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11416代理人庞立岩　顾珊(51)Int.Cl.G01N1/28(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种金属铬溶解氧化方法(57)摘要本申请公开了一种金属铬溶解氧化方法，属于铬同位素测量前溶样处理方法技术领域，解决了现有技术中采用氧化性酸容易在金属铬表面产生氧化物膜或气体产物造成铬的损失的问题。本申请的金属铬溶解氧化方法，将金属铬与浓盐酸混合反应，得到三氯化铬水溶液；将三氯化铬水溶液与过氧化氢混合，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子。本申请的方法用于将三价铬离子氧化至六价铬离子。CN110967239ACN110967239A权　利　要　求　书1/1页1.一种金属铬溶解氧化方法，其特征在于，将金属铬与浓盐酸混合反应，得到三氯化铬水溶液；将三氯化铬水溶液与过氧化氢混合，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子。2.根据权利要求1所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，所述弱碱性环境的pH值为8-10。3.根据权利要求1和2所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：称取10～20mg铬粉；步骤2：将0.5～1mL浓盐酸加入铬粉中，放置直到铬粉完全溶解，铬粉与浓盐酸混合发生反应；步骤3：去除残留有氯化氢的三氯化铬水溶液中的氯化氢，得到三氯化铬水溶液；步骤4：将1～1.5mL质量分数为30％的过氧化氢与三氯化铬水溶液混匀，然后，滴加0.02～0.05mL浓氨水，混匀，放置至溶液变成亮橙黄色溶液，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子。4.根据权利要求3所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，所述步骤2中，采用超声震荡和/或加热的方式使得铬粉完全溶解。5.根据权利要求3所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：将残留有氯化氢的三氯化铬水溶液隔水加热，使得氯化氢蒸发干净，得到三氯化铬水溶液。6.根据权利要求5所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，隔水加热的温度低于80℃。7.根据权利要求5所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：将残留有氯化氢的三氯化铬水溶液从盛装容器中加热定量转移至塑料管中，用去离子水冲洗三次盛装容器，并将冲洗过盛装容器的去离子水定量转移至塑料管中；电热板上放置玻璃烧杯，并将塑料管放置于玻璃烧杯中，电热板加热挥发氯化氢至蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，电热板加热至蒸干；加入0.9～1.1mL去离子水，溶解全部三氯化铬，得到三氯化铬水溶液。8.根据权利要求3所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，所述步骤4之后还包括如下步骤：步骤5：去除过氧化氢和氨水。9.根据权利要求8所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，所述步骤5包括如下步骤：将亮橙黄色溶液隔水加热，使得过氧化氢和氨水挥发干净。10.根据权利要求9所述的金属铬溶解氧化方法，其特征在于，所述步骤5包括如下步骤：将亮橙黄色溶液定量转移至塑料管中，电热板上放置玻璃烧杯，并将塑料管放置于玻璃烧杯中；电热板加热至亮黄色溶液蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，加热至溶液蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，溶解六价铬。2CN110967239A说　明　书1/5页一种金属铬溶解氧化方法技术领域[0001]本申请涉及一种铬同位素测量前溶样处理方法，尤其涉及一种金属铬溶解氧化方法。背景技术[0002]在进行铬同位素测量之前，待测样品和铬同位素 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 都会进行预先处理，将其中的铬元素转化为六价铬。因为六价铬易溶于水且在空气中稳定。[0003]现有技术中，通常采用氧化性酸(硝酸、高氯酸)氧化金属铬为六价铬，但是，采用氧化性酸容易在金属铬表面产生氧化物膜或气体产物，造成铬的损失。铬与浓硝酸反应生成三氧化二铬(Cr2O3)形成致密的氧化物膜，阻碍硝酸与铬进一步反应：6HNO3+2Cr＝Cr2O3+3H2O+6NO2↑。铬与高氯酸反应可能生成二氯化铬酰(CrO2Cl2)气体且逐渐挥发导致损失。[0004]申请内容[0005]鉴于上述的分析，本申请旨在提供一种金属铬溶解氧化方法，解决了现有技术中采用氧化性酸容易在金属铬表面产生氧化物膜或气体产物造成铬的损失的问题。[0006]本申请的目的主要是通过以下技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 实现的：[0007]本申请提供了一种金属铬溶解氧化方法，将金属铬与浓盐酸混合反应，得到三氯化铬水溶液；将三氯化铬水溶液与过氧化氢混合，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子。[0008]在一种可能的设计中，弱碱性环境的pH值为8-10。[0009]在一种可能的设计中，包括如下步骤：[0010]步骤1：称取10～20mg铬粉；[0011]步骤2：将0.5～1mL浓盐酸加入铬粉中，放置直到铬粉完全溶解，铬粉与浓盐酸混合发生反应；[0012]步骤3：去除残留有氯化氢的三氯化铬水溶液中的氯化氢，得到三氯化铬水溶液；[0013]步骤4：将1～1.5mL质量分数为30％的过氧化氢与三氯化铬水溶液混匀，然后，滴加0.02～0.05mL浓氨水，混匀，放置至溶液变成亮橙黄色溶液，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子。[0014]在一种可能的设计中，步骤2中，采用超声震荡和/或加热的方式使得铬粉完全溶解。[0015]在一种可能的设计中，步骤3包括如下步骤：[0016]将残留有氯化氢的三氯化铬水溶液隔水加热，使得氯化氢蒸发干净，得到三氯化铬水溶液。[0017]在一种可能的设计中，隔水加热的温度低于80℃。[0018]在一种可能的设计中，步骤3包括如下步骤：[0019]将残留有氯化氢的三氯化铬水溶液从盛装容器中加热定量转移至塑料管中，用去离子水冲洗三次盛装容器，并将冲洗过盛装容器的去离子水定量转移至塑料管中；电热板3CN110967239A说　明　书2/5页上放置玻璃烧杯，并将塑料管放置于玻璃烧杯中，电热板加热挥发氯化氢至蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，电热板加热至蒸干；加入0.9～1.1mL去离子水，溶解全部三氯化铬，得到三氯化铬水溶液。[0020]在一种可能的设计中，步骤4之后还包括如下步骤：[0021]步骤5：去除过氧化氢和氨水。[0022]在一种可能的设计中，步骤5包括如下步骤：将亮橙黄色溶液隔水加热，使得过氧化氢和氨水挥发干净。[0023]在一种可能的设计中，步骤5包括如下步骤：将亮橙黄色溶液定量转移至塑料管中，电热板上放置玻璃烧杯，并将塑料管放置于玻璃烧杯中；电热板加热至亮黄色溶液蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，加热至溶液蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，溶解六价铬。[0024]与现有技术相比，本申请至少可实现如下有益效果：[0025]a)本申请提供的与现有技术相比，本申请提供的金属铬溶解氧化方法利用盐酸溶解金属铬，并用过氧化氢在弱碱性条件下将三价铬离子氧化至六价铬离子，从而避免了采用氧化性酸(硝酸、高氯酸)氧化金属铬时产生氧化物膜或气体产物的问题，提高了六价铬离子的收得率，通过测试可知，采用上述金属铬溶解氧化方法，六价铬离子的收得率能够接近或达到100％，而不会得到三价铬离子和六价铬离子的混合物，因此，无需后续的其他分离步骤。[0026]本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书中所特别指出的结构来实现和获得。具体实施方式[0027]下面具体描述本申请的优选实施例。[0028]本申请提供了一种金属铬溶解氧化方法，将金属铬(例如，铬粉)与浓盐酸混合反应，得到三氯化铬水溶液；将三氯化铬水溶液与过氧化氢混合，在弱碱性环境(例如，pH值为8-10)下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子，其反应式如下：[0029]2Cr+6HCl＝2CrCl3+3H2  (1)[0030]2CrCl3+10NH3·H2O+3H2O2＝2(NH4)2CrO4+6NH4Cl+8H2O  (2)[0031]与现有技术相比，本申请提供的金属铬溶解氧化方法利用盐酸溶解金属铬，并用过氧化氢在弱碱性条件下将三价铬离子氧化至六价铬离子，从而避免了采用氧化性酸(硝酸、高氯酸)氧化金属铬时产生氧化物膜或气体产物的问题，提高了六价铬离子的收得率，通过测试可知，采用上述金属铬溶解氧化方法，六价铬离子的收得率能够接近或达到100％，而不会得到三价铬离子和六价铬离子的混合物，因此，无需后续的其他分离步骤。[0032]需要说明的是，广义上，浓盐酸是指质量分数超过20％的盐酸；通常情况下，市售浓盐酸的浓度为36wt.％～38wt.％。[0033]具体来说，上述方法包括如下步骤：[0034]步骤1：称取10～20mg铬粉，加入离心管中；[0035]步骤2：通过移液器将0.5～1mL浓盐酸加入盛有铬粉的离心管中，放置直到铬粉完全溶解，铬粉与浓盐酸混合发生反应，盐酸加入量远远大于铬粉，使得铬粉能够充分反应，4CN110967239A说　明　书3/5页得到残留有氯化氢的三氯化铬水溶液；[0036]步骤3：去除残留有氯化氢的三氯化铬水溶液中的氯化氢，得到三氯化铬水溶液，需要说明的是，此步骤的目的是为了后续调节pH值至碱性做准备；[0037]步骤4：采用移液器将1～1.5mL质量分数为30％的过氧化氢与三氯化铬水溶液混匀，然后，滴加0.02～0.05mL浓氨水(14.5摩尔/升)，混匀，放置至溶液变成亮橙黄色溶液(六价铬酸根的颜色为亮橙黄色)，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子。[0038]需要说明的是，过氧化氢与浓氨水加入顺序不能改变，如果先加入浓氨水，那么加入过氧化氢的过程中立刻就会产生激烈的反应，容易产生意外。1～1.5mL质量分数为30％的过氧化氢相比三价铬含量远远过量，可以充分氧化三价铬。浓氨水主要作用是使溶液呈弱碱性，且不引入其他金属离子。[0039]为了促进铬粉在浓盐酸中的溶解，上述步骤2中，可以采用超声震荡和/或加热(例如，55～62℃的水浴)的方式。[0040]为了尽可能去除氯化氢，可利用氯化氢的易挥发性，示例性地，上述步骤3可以包括如下步骤：将残留有氯化氢的三氯化铬水溶液隔水加热，使得氯化氢蒸发干净，得到三氯化铬水溶液。其中，隔水加热的温度应尽量控制在低于80℃，防止溶液发生爆沸。[0041]具体来说，上述步骤3可以包括如下步骤：将残留有氯化氢的三氯化铬水溶液从盛装容器(15mL离心管)中加热定量转移至50mL塑料管中，用去离子水冲洗三次盛装容器，并将冲洗过盛装容器的去离子水定量转移至50mL塑料管中；电热板上放置玻璃烧杯，并将50mL塑料管放置于玻璃烧杯中，电热板加热挥发氯化氢至几乎蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，电热板加热至几乎蒸干；加入0.9～1.1mL去离子水，溶解全部三氯化铬，得到三氯化铬水溶液。[0042]考虑到残留的过氧化氢会影响，上述方法的步骤4之后还可以包括如下步骤：[0043]步骤5：去除过氧化氢和氨水。[0044]利用过氧化氢和氨水的挥发性，为了尽可能去除过氧化氢和氨水，上述步骤5可以包括如下步骤：将亮橙黄色溶液隔水加热，使得过氧化氢和氨水挥发干净。[0045]具体来说，上述步骤5可以包括如下步骤：将亮橙黄色溶液定量转移至50mL塑料管中，电热板上放置玻璃烧杯，并将50mL塑料管放置于玻璃烧杯中；电热板加热至亮黄色溶液几乎蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，加热至溶液几乎蒸干；加入1.8～2.2mL去离子水，溶解六价铬。[0046]示例性地，采用阳离子交换树脂，铬溶液的预处理包括如下步骤：[0047]步骤A：吸管吸取1毫升AG50W-X8阳离子交换树脂，将阳离子交换树脂注入离子交换柱中；用50％硝酸15毫升(5毫升×3)对离子交换柱进行清洗，并收集清洗液(每管5毫升)；用去离子水20毫升(5毫升×4)进行清洗，并收集；[0048]步骤B：将5毫升样品加入离子交换柱中，并收集经过离子交换柱的样品；[0049]步骤C：用去离子水20毫升(5毫升×4)淋洗离子交换柱，并收集六价铬离子；[0050]步骤D：用50％硝酸15毫升(5毫升×3)淋洗离子交换柱，并收集三价铬离子，完成铬粉的预处理。[0051]采用阴离子交换树脂，铬粉的预处理包括如下步骤：5CN110967239A说　明　书4/5页[0052]步骤A：吸管吸取1毫升AG1-X4阴离子交换树脂，将阳离子交换树脂注入离子交换柱中；用50％硝酸15毫升(5毫升×3)对离子交换柱进行清洗，并收集清洗液(每管5毫升)；用去离子水20毫升(5毫升×4)进行清洗，并收集；[0053]步骤B：将5毫升样品加入离子交换柱中，并收集经过离子交换柱的样品；[0054]步骤C：用去离子水20毫升(5毫升×4)淋洗离子交换柱，并收集三价铬离子；[0055]步骤D：用50％硝酸15毫升(5毫升×3)淋洗离子交换柱，并收集六价铬离子，完成铬粉的预处理。[0056]为了除去离子交换树脂(阳离子交换树脂或阴离子交换树脂)中的有机以及金属杂质，铬溶液的预处理之前还包括离子交换树脂的纯化。[0057]具体来说，离子交换树脂的纯化包括如下步骤：三倍体积酒精浸泡离子交换树脂，震荡静置，除去上层酒精，重复三次，得到下层分离物；去离子水洗涤下层分离物，除去残余的酒精，得到洗涤后的下层分离物；用于50％硝酸溶液(2-3倍体积)浸泡洗涤后的下层分离物，震荡静置，除去上层溶液，重复三次；去离子水洗涤三次，完成离子交换树脂的纯化，纯化后的离子交换树脂储于1％硝酸溶液中。[0058]实施例一[0059]本实施例的金属铬溶解氧化方法包括如下步骤：[0060]步骤1：称取20mg铬粉，加入离心管中；[0061]步骤2：通过移液器将0.5浓盐酸加入盛有铬粉的离心管中，放置直到铬粉完全溶解，铬粉与浓盐酸混合发生反应，得到残留有氯化氢的三氯化铬水溶液；[0062]步骤3：去除残留有氯化氢的三氯化铬水溶液中的氯化氢，得到三氯化铬水溶液；[0063]步骤4：采用移液器将1mL质量分数为30％的过氧化氢与三氯化铬水溶液混匀，然后，滴加0.02浓氨水(14.5摩尔/升)，混匀，放置至溶液变成亮橙黄色溶液，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子，通过测试可知，本实施例中六价铬离子的收得率为99.99％。[0064]实施例二[0065]本实施例的金属铬溶解氧化方法包括如下步骤：[0066]步骤1：称取16mg铬粉，加入离心管中；[0067]步骤2：通过移液器将0.7mL浓盐酸加入盛有铬粉的离心管中，放置直到铬粉完全溶解，铬粉与浓盐酸混合发生反应，得到残留有氯化氢的三氯化铬水溶液；[0068]步骤3：去除残留有氯化氢的三氯化铬水溶液中的氯化氢，得到三氯化铬水溶液；[0069]步骤4：采用移液器将1.5mL质量分数为30％的过氧化氢与三氯化铬水溶液混匀，然后，滴加0.03浓氨水(14.5摩尔/升)，混匀，放置至溶液变成亮橙黄色溶液，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子，通过测试可知，本实施例中六价铬离子的收得率为99.98％。[0070]实施例三[0071]本实施例的金属铬溶解氧化方法包括如下步骤：[0072]步骤1：称取10mg铬粉，加入离心管中；[0073]步骤2：通过移液器将1mL浓盐酸加入盛有铬粉的离心管中，放置直到铬粉完全溶解，铬粉与浓盐酸混合发生反应，得到残留有氯化氢的三氯化铬水溶液；6CN110967239A说　明　书5/5页[0074]步骤3：去除残留有氯化氢的三氯化铬水溶液中的氯化氢，得到三氯化铬水溶液；[0075]步骤4：采用移液器将1.1mL质量分数为30％的过氧化氢与三氯化铬水溶液混匀，然后，滴加0.05mL浓氨水(14.5摩尔/升)，混匀，放置至溶液变成亮橙黄色溶液，在弱碱性环境下过氧化氢将三氯化铬中的三价铬离子氧化至六价铬离子，通过测试可知，本实施例中六价铬离子的收得率为100％。[0076]以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。7