讨论目视比色法和分光光度法测铁的分析

(连云港碱业有限公司，江苏 连云港 222042)

铁含量的分析法有目视比色法和可见分光光度法。目视比色法即用眼睛观察比较溶液颜色深浅来确定物质含量的分析方法。目视比色法测定的准确度较差，相对误差约为5%～20%，但由于它所需仪器简单，操作简便，仍广泛应用于准确度要求不高的一些中间控制分析中，更主要的是应用在限界分析中。限界分析是指要求确定样品中待测杂质含量在规定的最高含量限界以下。我公司重碱岗位中和水中铁含量的分析符合此条件。可见分光光度法是生成有色化合物即"显色"以后测定。显色反应能否满足分光度法的要求，除了选择显色剂以外，控制好反应条件是十分重要的。

1)显色剂用量。显色剂的适宜用量可通过试验来确定。

2)溶液酸度。溶液的酸度对光度测定有显著影响，必须控制溶液的pH值在一定范围内，才能获得恒定的有色配合物，得到正确的测定结果。

3)温度的影响。温度对光的吸收及颜色的深浅都有影响，因此在绘制标准曲线和进行样品测定时，应温度保持一致。

4)显色时间。加入显色剂后，有色配合物的形成需要一定时间，生成的有色配合物也很稳定，这类反应在完全显色后放置一些时间进行测定。

5)共存离子的干扰及消除方法。溶液中有共存离子Fe3+时，加入还原剂抗坏血酸将Fe3+还原成Fe2+。

可见分光光度法在定量分析领域有着更为重要和广泛的应用。我公司的成品纯碱中铁的分析适用此方法。

1 硫氰酸铵目视比色法

1.1 主题内容与应用范围

本法则得样品中的Fe2+、Fe3+均以Fe2O3计。

本法适用于中间产物的的Fe2O3分析。

1.2 原理

在酸性溶液中二价铁和三价铁都转变成三价铁离子，加入硫氰酸铵生成红色络合物，此颜色深浅与三价铁离子的浓度成正比，可比色定量。

1.3 试剂

1.3.1 盐酸溶液：1+1

1.3.2 甲基橙指示剂:1 g/L

1.3.3 硝酸溶液:1+1.7

1.3.4 10%硫氰酸铵溶液:称取10.0 g NH4SCN溶于90 mL热的纯水中，溶解后，摇匀，备用

1.3.5 铁标准溶液:1.00 mL含0.01 mg铁

1.4 步骤

1)用移液管移取摇匀的样品10.00 mL于250 mL烧杯中，加甲基指示剂(1 g/L) 1滴，用1+1盐酸溶液中和至溶液呈红色，加硝酸溶液(1+1.7 )1 mL，加纯水20 mL,加热蒸至溶液体积约剩10 mL，定量转移至50 mL比色管中，向比色管中加10% NH4SCN溶液 5 mL，加纯水至刻度，摇匀。

2)在另一比色管中，加硝酸溶液(1+1.7)1 mL，加10% NH4SCN 5 mL，加适量纯水稀释，用Fe标准溶液(1.00 mL含0.01 mg铁)滴定至颜色和体积都与第1.4节1)中溶液相同。

1.5 计算

式中：V——滴加Fe标准溶液的体积，mL；

0.01——Fe标准溶液1 mL相当于Fe的毫克数。

注:若样品溶液中Fe2O3的含量高时，可减少取样体积。

2 分光光度法

2.1 主题内容与适用范围

本标准规定了碳酸钠中铁含量的测定。

本标准适用于碳酸钠生产过程中碳酸钠中铁含量的测定。

2.2 原理

用抗坏血酸将试样中的三价铁离子还原成二价铁离子、在乙酸一乙酸钠缓冲体系中，二价铁离子与邻菲啰琳，生成橙红色络合物、在最大吸收波长(510 mm)下用分光光度计测量其吸光度再从工作曲线中查出相应的百分含量。

2.3 试剂和溶液

本标准所用试剂和水、在没有注明其他要求时，均指分析纯试剂和蒸馏水或相应纯度的水。

2.3.1 盐酸：1+1溶液

2.3.2 盐酸：1+11溶液

2.3.3 氨水：1+7溶液

2.3.4 对硝基酚：1 g/L溶液

2.3.5 乙酸-乙酸钠缓冲溶液：pH≈4.5

2.3.6 称取136 g乙酸钠溶于水并稀释至1000 mL为a溶液

2.3.7 量取120 mL冰乙酸稀释至1 000 mL为b溶液

2.3.8 取a、b两溶液以1：1的体积混合

2.3.9 抗坏血酸：20 g/L溶液此溶液使用期为十天，出现混浊时溶液不能使用

2.3.10 邻菲啰琳： 2 g/L溶液，当有颜色产生时不能使用

2.3.11 硫酸铁铵：称取0.864 g硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·12H2O],溶于水，加10 mL硫酸溶液(1+3)，移入1 000 mL容量瓶中，稀释至刻度

2.3.12 铁标准溶液：1 mL含Fe 0.100 mg

2.3.13 将2.3.12节中铁标准溶液稀释10倍，即得1 mL含Fe 0.0100 mg

2.3.14 无水碳酸钠：优级纯

2.4 测定步骤

2.4.1 标准参比溶液的配制

分别取7个100 mL干净小烧杯，加10 mL水湿润，依次加入0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL、10.00 mL铁标准溶液(见2.3.13节)，一滴对硝基酚指示剂(见2.3.4节)，缓慢加入盐酸溶液(见2.3.1节)，至明显黄色退去并过量五滴，煮沸2至3 min，冷却后，滴加氨水(见2.3.3节)使溶液又呈现明显黄色，再滴加盐酸(见2.3.2节)至明显黄色退去，再过量1.0 mL,将溶液移入100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀。

2.4.2 显色

分别移取参比液(见2.4.1节)20.00 mL各置于50 mL容量瓶中，加2.5 mL抗坏血酸溶液(见2.3.9节)。10.0 mL乙酸-乙酸钠缓冲液(见2.3.5节)和5.0 mL邻菲啰琳溶液(见2.3.10节)用水稀释至刻度摇匀。

2.4.3 吸光度的测定

使用分光光度计和1 cm的比色皿在510 nm波长时以水为对照进行吸光度的测定。

2.4.4 工作曲线的绘制

从测得的各个吸光度中减去试剂空白试验的吸光度以铁含量为横坐标，以对应的吸光度为纵座标，绘制工作曲线。

2.4.5 测定

称取试样10.0 g，置于干净小烧杯中，按照工作曲线制作程序测定吸光度，再从曲线上直接查出试样中的铁的百分含量。

表1 吸光度测量结果

图1 吸光度曲线

3 两种方法对铁含量分析对比

表2 对成品碱铁含量分析的对比

试验结论：从表2和表3数据上来看，比色法测定数据偏高，测定误差较大，精密度、准确度都较低。

4 两种方法的优劣性比较

从以上分析来看，比色分析法采用肉眼观测，测定过程简便，快捷，标准溶液、所需试剂的配制较容易，准确度、精密度要求低。中控分析中中和水的分析要求分析频次高、速度快，精密度要求不高，便于中间控制的及时调节，比色分析法成本较低，所以中间控制宜采用目视比色法。

表3 对中和水铁含量分析的对比

分光光度法采用仪器分析，分析过程要求仔细、精确、酸度控制要求高，仪器操作对操作人员的水平也有较高的要求，操作人员要懂得对仪器的使用、维护、保养、测定注意事项，数据的误差要求小，精密度、准确度都要高。纯碱质量的出厂检验或者仲裁检验的准确度和精密度要求均较高，因此宜采用分光光度法。

铁含量的测定是纯碱成品分析出厂检验指标中一项重要控制项目之一，铁含量的高低直接影响纯碱的白度，对外观有重要的影响。而成品铁含量的高低直接取决于中和水中铁含量的多少，中和水中铁含量高，重碱的铁含量就高，进一步影响成品碱铁份含量的高低。中控分析中铁含量测定要求高频次、及时、快速、准确，所以选用目视比色法就能满足生产的要求。成品中铁含量的分析要求准确度高，合格品和不合格品的划分对经济效益的影响较大，所以选用铁曲线法(可见分光光度法)较合适。