Определение тория в твердых материалах и в растворах  

Определение тория в твердых материалах и в растворах

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФТФ

_________________ Бойко В.И.

«___»________________2004 г.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРИЯ В ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛАХ

И В РАСТВОРАХ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по дисциплинам «Спецхимия» для студентов специальности 240601 (250900)

«Химическая технология материалов современной энергетики» и

«Химия редких, рассеянных, радиоактивных элементов»

для студентов специальности 240603 (251700)

«Химическая технология редких элементов и материалов на их основе»

по направлению 240600 (655200)

«Химическая технология материалов современной энергетики».

Томск - 2004 г.


УДК 543. 632. 495. (07)

Определение тория в твердых материалах и в растворах.

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Спецхимия» для студентов специальности 240601 (250900) «Химическая технология материалов современной энергетики» и «Химия редких, рассеянных, радиоактивных элементов» для студентов специальности 240603 (251700) «Химическая технология редких элементов и материалов на их основе» по направлению 240600 (655200) «Химическая технология материалов современной энергетики».

Томск: изд. ТПУ 2004 г. – 6 с.

Составители: Маслов А.А.

Оствальд Р.В.

Рецензент: к.т.н., доцент Каляцкая Г.В.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы методическим семинаром кафедры ХТРЭ № _______ от «____»________________2004 г.

Зав. кафедрой ХТРЭ ______________________________ И.И. Жерин

I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Освоить основные методы вскрытия твердых материалов, отделение примесей и химические методы определения тория в растворах.

2. Определить содержание тория в породах и в растворах.

Определение содержания тория в твердых материалах.

Метод применим для определения тория в любых силикатных породах, содержащих большое количество циркония, титана и редкоземельных элементов.

Метод основан на сорбировании ионов тория и сопутствующих элементов сильноосновным катионом КУ-2 в Н+ - форме. Титан десорбируют 1N, а редкоземельные элементы – 2N растворами соляной кислоты, цирконий – 0,5% - ым раствором щавелевой кислоты и, наконец, торий – насыщенным раствором оксалата аммония. В фильтрате торий определяют весовым методом.



Реактивы:

1. Кислый сернокислый калий, кристаллический

2. Соляная кислота, разбавленная 1:1; 1N и 2N растворы

3. Аммиак, 1N и 25% растворы

4. Щавелевая кислота, 0,1N раствор

5. Оксалат аммония, насыщенный раствор

6. Азотная кислота, концентрированная

7. Катионит КУ – 2 в Н+ - форме.

II. ВЫПОЛНЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Навеску исследуемого твердого материала (1÷2 гр.) помещают в тигель. Туда же вносят 3÷3,5 гр. кристаллического кислого сернокислого калия. Тигель помещают в муфельную печь на 20÷30 минут (t=600÷7000 C). Затем тигель охлаждают, помещают в стакан емкостью 250÷300 мл, заливают 100 мл воды и нагревают в течение 10÷15 минут. Тигель вынимают, ополаскивают водой, и промывные воды присоединяют к основному раствору.

Неразложившиеся минералы и кварцевый песок, находящиеся в растворе, отфильтровывают, промывают на фильтре водой и отбрасывают. Промывные воды присоединяют к основному раствору.

К полученному раствору прибавляют при перемешивании 25% раствор аммиака до появления сильного запаха. Осадок гидроксидов отделяют на фильтре «белая лента», промывают 5÷6 раз 1N раствором аммиака. Фильтрат и промывные воды отбрасывают.

Осадок гидроксидов растворяют на фильтре в 30÷40 мл 1N раствора соляной кислоты. Раствор охлаждают и пропускают его со скоростью 5-6 капель в минуту через хроматографическую колонку, заполненную катионитом КУ – 2. Ионит промывают 20 мл 2N раствором соляной кислоты, 7 мл щавелевой кислоты и элюат отбрасывают.

Затем через колонку пропускают 20 мл раствора оксалата аммония, элюат собирают в фарфоровую чашу, упаривают досуха, прибавляют 5 мл азотной кислоты и упаривают до объема 1-2 мл. После охлаждения в чашу приливают 10 мл воды, тщательно перемешивают и полученный раствор переносят в стакан емкостью 230÷300 мл. Фарфоровую чашу промывают водой, промывные воды присоединяют к основному раствору.



Содержание тория в растворе определяют весовым методом. Сущность весового метода заключается в осаждении тория из раствора в виде гидроксида тория с последующей прокалкой ее до весовой формы – ThO2.

К анализируемому раствору Th(NO3)4 приливают 5 мл 5% раствора азотнокислого аммония и 25% раствора NH4OH до появления отчетливого запаха аммиака. Раствор осторожно нагревают до полной коагуляции осадка. Осадку дают осесть и фильтруют на бумажном фильтре «белая лента». Осадок на фильтре промывают 5% раствором NH4NO3, к которому добавлено несколько капель аммиака. Фильтр с осадком переносят во взвешенный тигель, сушат, прокаливают при 700÷9000 С и взвешивают. По весу ThO2 рассчитывают содержание тория в исходной навеске твердого материала.

III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРИЯ И ОТДЕЛЕНИЕ ЕГО

ОТ РЕДКИХ ЗЕМЕЛЬ

Принцип метода:

Раствор, представляющий собой смесь солей тория и редких земель, доводят дистиллированной водой в мерной колбе на 100 мл до метки. Переносят этот раствор в стакан и осаждают щавелевой кислотой оксалаты тория и редких земель. Переводят оксалаты тория и редких земель в нитраты и осаждением йодата тория отделяют торий от редких земель. Йодат тория переводят вновь в оксалат, который растворяют в H2SO4 и выделившийся ион C2O42- титруют перманганатом калия.

Ход анализа

Полученный объем раствора, представляющий собой смесь солей тория и редких земель, доводят дистиллированной водой в мерной колбе на 100 мл до метки. Переносим этот раствор в огнеупорный стакан и нагреваем на электроплите до кипения. Параллельно нагреваем в другом огнеупорном стакане раствор насыщенной щавелевой кислоты (H2C2O4). Снимаем растворы с электроплиты и к горячему раствору (с азотнокислым торием) при перемешивании медленно добавляют горячий раствор щавелевой кислоты до полного осаждения тория и редких земель (появление осадка белого цвета) и, кроме того, избыток – 20 мл.

Нагревая 1-2 часа на водяной бане, укрупняют осадок и затем отфильтровывают его через плотный фильтр («синяя лента») с помощью водоструйного насоса. Осадок промывают 3-4 раза на фильтре 1% - ым раствором щавелевой кислоты. Промытый осадок оксалатов тория и редких земель смывают с фильтра горячей соляной кислотой (1:1) в фарфоровой чаше (под вытяжкой). Фильтр удаляеют, а из полученного солянокислого раствора осаждают при нагревании, но не кипячении, гидроксиды тория и редких земель 40% - ым раствором едкого натра – (NaOH) до щелочной реакции. Осадок коагулируем, отфильтровываем («синяя лента») и промываем на фильтре горячей дистиллированной водой с добавлением 3 капель аммиака. Затем осадок растворяем в 25 мл азотной кислоты (концентрированная) в фарфоровой чаше (в вытяжном шкафу). Фильтр удаляем, раствор переносим в мерный стакан на 100 мл и доводим до метки дистиллированной водой. Раствор охлаждаем и для отделения редких земель от тория к раствору добавляем несколько капель перекиси водорода (30%) и йодатный раствор № 1 до полного осаждения.

В растворе остаются редкие земли, которые сохраняют для определения суммы редких земель. Осадок йодата тория перемешивают, дают отстояться и затем отфильтровывают. Осадок промывают 5-6 раз йодатным раствором №2. Фильтр с промытым осадком помещают в фарфоровую чашу и смывают разбавленной азотной кислотой (1:2). Обрабатывают 10% - ым раствором аммиака до щелочной реакции. Йодат тория переходит в гидроксид тория. Гидроксид тория отфильтровывают на фильтре «белая лента», промывают горячей водой до удаления NH3 и растворяют в 15 мл соляной кислоты. Фильтр удаляют. Переносят раствор в огнеупорный стакан на 500 мл и разбавляют водой до 4% - ой концентрации по объему HCl. Раствор нагревают до кипения, приливают насыщенный горячий раствор щавелевой кислоты до получения осадка. Осадок укрупняют, отфильтровывают на фильтре и промывают тщательно дистиллированной водой от избытка щавелевой кислоты.

Нагревают в огнеупорном стакане ~ 25 мл серной кислоты (15%) и с помощью этой кислоты смывают осадок с фильтра. Фильтр удаляют, а раствор переносят в коническую колбу на 250 мл и нагревают до 60÷700С. Оттитровывают щавелевую кислоту 0,1N раствором перманганата калия до появления неисчезающего розового окрашивания.

Литература:

1. Аналитическая химия тория. – М: Изд. АН СССР, 1961 г.

2. Каплан Г.Е. и др. Торий и его сырьевые ресурсы, химия, технология. –М: Изд. Госкомитета по использованию атомной энергии. 1960 г.

Подписано к печати «____»______________2004 г.

Формат Бумага

Плоская печать. Усл. печ. л. уч.- изд. л

Тираж экз. Заказ______ Бесплатно.

ТПУ, 634034. г. Томск, пр. Ленина, 30.


9137443746474417.html
9137476573776658.html

9137443746474417.html
9137476573776658.html
    PR.RU™