一种低价钛离子浓度的测定方法技术

本发明专利技术主要属于熔盐电解金属钛领域，具体涉及一种低价钛离子浓度的测定方法。用于测量熔盐电解法混合电解质中各价态钛离子的浓度，所述混合电解质中钛离子价态为Ti

A method for determination of low valent titanium ion concentration

The invention mainly belongs to the field of molten salt electrolysis titanium metal, in particular to a method for measuring the concentration of low valent titanium ion. The concentration of titanium ion in mixed electrolyte is measured by molten salt electrolysis. The valence state of titanium ion in mixed electrolyte is Ti

【技术实现步骤摘要】
一种低价钛离子浓度的测定方法
本专利技术主要属于熔盐电解金属钛领域，具体涉及一种低价钛离子浓度的测定方法。
技术介绍
钛位于元素周期表中第四周期第Ⅳ副族，原子序数为22。由于其比强度高(抗拉强度和密度之比)、比重小、耐热、无磁、可焊等众多优点，在航空、航天、兵器等军事领域以及石油、冶金等领域广泛应用。高纯金属主要用于电子化工材料和特殊合金材料，随着大规模集成电路的发展，计算机等电子、电器制品市场的迅速扩展，高纯金属的市场需要量不断增长，高纯金属是一种制备高纯试剂及标样配置的基体材料，同时还可应用于制备磁记录材料、磁传感器材料、光电材料和集成电路、氢化催化、大规模集成电路、原子反应堆保护材料、生物材料、航空发动机、低膨胀合金等高
随着高新技术的发展，多种金属已作为高新技术的战略物资，并要求将其提纯至非常高的纯度，高纯、超高纯金属的制备、特性及应用在现代材料科学和工程领域中属于新型的不断增长的领域。近年来，随着经济建设的快速发展，高纯金属及氧化物需求量将会大幅增加，性能和质量要求越来越高。高纯金属是提升国家地位的载体，是一个国家科学技术发展水平的重要标志。高纯钛的制备方法可分为物理法和化学精炼法两大类。其中物理精制是利用主体金属与杂质元素物理性质的差异性，达到主体金属的高纯化。物理法主要有区域熔炼法、偏析法、高真空熔炼法、真空蒸馏法、电迁移法、电磁场提纯法、光激发精制法、电子束熔炼法等。化学精制主要是借助氧化、还原、络合等化学反应分离杂质。化学精炼法主要有溶剂萃取法、置换沉淀法、氯化物精馏法、碘化物热分解法、歧化分解法、熔析精炼法、熔盐电解法等。在上述方法中得到广泛应用和发展的有碘化物热分解法、熔盐电解精炼法和电子束熔炼法。熔盐电解精炼法是以二元系或三元系混合盐中制备低价钛离子为电解质，阳极采用工业废旧钛料，在特定的析出电位下使原料钛溶入到熔融电解质中，从而在阴极上沉积高纯钛晶体。申请专利201210482779.6，专利技术名称为熔盐电解装置的中国专利。其涉及一种熔盐电解法生产高纯钛晶体的装置。专利公开号CN101343756A，专利技术名称为一种高温熔盐电解二氧化钛制备金属钛的方法的中国专利。涉及一种熔盐电解法制备普通钛的方法。申请专利201210585145.3，专利技术名称为一种熔盐电解法生产钛的方法及装置的中国专利，其涉及一种采用四氯化钛为原料熔盐电解法直接生产高纯钛的装置。申请公布号为CN101775626A,专利技术名称为一种熔盐电解法生产高纯钛的装置。该方法以海绵钛为原料，通过熔盐电解法进行提纯生产高纯钛。基于以上公开专利，众多提取钛及精炼高纯钛的方法均采用熔盐电解法实施。但其均未报到一种低价钛离子浓度的检测方法。熔盐电解质作为实施熔盐电解法的核心，其制备低价钛离子浓度电解质是保证熔盐电解法生产钛或高纯钛的命脉。为此，本专利技术专利提供一种熔盐电解法中低价电解质钛离子浓度的测定方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种低价钛离子浓度的测定方法。所述方法可测定熔盐电解法中各价态的低价钛离子浓度，以期获得较为稳定的电解质体系、进而指导金属电解制备或电解精炼金属钛产业化生产。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种低价钛离子浓度的测定方法，用于测量熔盐电解法混合电解质中各价态钛离子的浓度，所述混合电解质中钛离子价态为Tin+(n＝2、3、4)，所述方法包括以下步骤，(1)利用量氢法测量出混合电解质中Ti2+浓度W1；(2)基于量氢法测量后的溶液，利用硫酸高铁铵滴定法测量出混合电解质中Ti2+和Ti3+混合浓度W2；Ti3+浓度＝W2-W1(3)分光光度法测Ti4+浓度。进一步地，步骤(1)具体为：采用真空脱氧方法对去离子水进行除氧处理，向除氧后的去离子水中滴加浓盐酸制备稀盐酸；向真空脱氧的量氢装置中倒入一定量真空脱氧处理后的稀盐酸，向稀盐酸中通过足够的H2气，使稀盐酸中H2达到饱和；将待测混合电解质加入稀盐酸溶液中，电解质中的Ti2+与H+发生反应，测量H2体积；从而计算出Ti2+浓度；其中：P为室温空气大气压；PH2为产生氢气的液位差；R常数8.314；T室内温度K；W为待测电解质质量。进一步地，步骤(2)具体为：首先向步骤(1)测量后的溶液中通入高纯Ar驱除溶解的氢气；然后向溶液中加入一定量的硫氰化钾(约0.1～0.5g)，待溶解完毕后；滴定预先配制好的硫酸高铁铵(0.05mol/L)标准溶液进行滴定，直至溶液变红后不褪色为止；下列公式进行计算：其中，Ti3+wt％表示Ti3+浓度；所用表示硫酸高铁体积，W表示待测电解质质量。进一步地，步骤(3)具体为：利用分光光度法直接测Ti4+浓度。进一步地，所述混合溶质的制备方法如下：1)混合均匀的电解质需要在300℃进行一定时间的脱水处理；2)在惰性气氛保护状态下升温至熔融状态；3)将熔盐电解质中加入一定量的海绵钛，在特定温度下向电解质中通入TiCl4液体，发生如下反应：3TiCl4+Ti＝4TiCl3；TiCl4+Ti＝2TiCl2；3TiCl2＝Ti+2TiCl3；4TiCl3＝Ti+TiCl4；进一步地，所述稀盐酸的浓度为1mol/L。本专利技术的有益技术效果：该专利技术提供一种低价钛离子浓度的测定方法，能精确的测量各价态钛离子的浓度，为后续获得较为稳定的电解质体系、进而为电解制备或电解精炼金属钛产业化生产提供技术支持。附图说明图1、实施例1去离子水除氧装置示意图；图2、实施例1量氢法Ti2+浓度检测装置示意图；图3、实施例1硫酸高铁铵滴定法Ti3+浓度检测装置示意图；图中：101、三口烧瓶一；102、三口烧瓶二；103、三口烧瓶三；2、石英管二；3、滴定管一；4、石英管一；5、阀门开关；6、U型量筒；7、密封塞；8、磁性转子；9、除氧后去离子水；10、待测试样；11、鼓气袋；12、石英管三；13、石英管五；14、石英管四；15、磁力搅拌仪一；16、石英管七；17、滴定管二；18、石英管六；19、磁力搅拌仪二；20、去离子水。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，下文对本专利技术的细节描述，详尽描述了一些特定的细节部分。对本相关领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。实施例1经精制过程进行不同浓度的低价钛盐制备。电解质盐在氩气保护条件下升温至预设温度并将盛放海绵钛料框放入共晶盐中。对电阻炉进行抽真空，在微负压(-0.01MPa)下将TiCl4液体缓慢注入至反应器中。利用阀门控制TiCl4流量，以控制海绵钛与TiCl4的反应速率。待定量的TiCl4全部通入到共晶盐后，保温静止8h，使Ti与熔盐中钛进行充分反应。然后在氩气保护条件下降温至室温，取出含有预设浓度低价钛的共晶盐、存储于手套箱作为检测备用。将去离子水置于图1所示去离子真空除氧装置中。真空除氧装置为一个三口烧瓶101，三口烧瓶101的三个口分别密封连接石英管一4、滴定管一3、石英管二2；石英管一4、滴定管一3、石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低价钛离子浓度的测定方法，用于测量熔盐电解法混合电解质中各价态钛离子的浓度，所述混合电解质中钛离子价态为Ti

【技术特征摘要】
1.一种低价钛离子浓度的测定方法，用于测量熔盐电解法混合电解质中各价态钛离子的浓度，所述混合电解质中钛离子价态为Tin+，n＝2、3、4，其特征在于，所述方法包括以下步骤，(1)利用量氢法测量出混合电解质中Ti2+浓度W1；(2)基于量氢法测量后的溶液，利用硫酸高铁铵滴定法测量出混合电解质混合浓度W2，Ti3+浓度＝W2-W1；(3)分光光度法测Ti4+浓度。2.如权利要求1所述一种低价钛离子浓度的测定方法，其特征在于，步骤(1)具体为：采用真空脱氧方法对去离子水进行除氧处理，向除氧后的去离子水中滴加浓盐酸制备稀盐酸；向真空脱氧的量氢装置中倒入一定量真空脱氧处理后的稀盐酸，向稀盐酸中通过足够的H2气，使稀盐酸中H2达到饱和；将待测混合电解质加入稀盐酸溶液中，电解质中的Ti2+与H+发生反应，测量H2体积；从而计算出Ti2+浓度；其中：P为室温空气大气压；PH2为产生氢气的液位差；R常数8.314；T室内温度，单位为K；W为待测电解质质量。3.如权利要求1所述一种低价钛离子浓度的测定方法，其特征在于，步骤(2)具体为：首先向步骤(1)测量后的溶液中通入高纯Ar驱除溶解的氢气；然后向溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦树强，田栋华，焦汉东，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11