一种高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素含量的测定方法技术

本发明专利技术提供了一种高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素含量的测定方法，属于元素检测技术领域，方法包括：用高纯硫酸氧钒配置基体溶液，获得一系列0～5mg/L范围内的待测元素标准溶液；利用电感耦合等离子体发射光谱仪对标准溶液进行测试得到标准曲线，然后不经稀释直接测试待测样品，得到样品溶液中的杂质元素含量。本发明专利技术方法具有良好的操作性，基体溶液配置简单，仪器测量重现性和精密度良好，不经稀释，可以大幅度提高高浓度硫酸氧钒中杂质元素含量分析的检测限。

A method for determination of trace impurity elements in high concentration vanadium sulfate solution

The present invention provides a method for the determination of trace impurity elements in a high concentration of vanadium sulfate solution, which belongs to the field of elemental detection. The method includes: using high purity vanadium sulfate as a matrix solution to obtain a series of standard solutions of the elements in the range of 0 to 5mg/L; and the inductively coupled plasma emission spectrometer is used. The standard solution was tested to get the standard curve, and then the impurity element content in the sample solution was obtained without dilution. The method has good operability, simple matrix solution configuration, good reproducibility and precision of instrument measurement. Without dilution, the detection limit of impurity element content analysis in high concentration of vanadium sulfate can be greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素含量的测定方法
本专利技术属于痕量元素检测分析领域，具体涉及一种测定高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素含量的方法。
技术介绍
全钒液流电池(Vanadiumflowbattery，简称钒电池)是基于VO2+/VO2+与V2+/V3+电对的新型储能电池技术，能量存储于电解液中。钒电池与传统的蓄电池相比，具有可快速、大容量充放电，自放电率低，电池结构简单的特点。如何获得比能量高、性能稳定的电解液是钒电池的关键问题之一。钒电池正负极电解液的基本组成为不同价态的钒离子+硫酸+水，与其它二次电池不同，钒电池电解液不仅是导电介质，更是实现能量存储的电活性物质，是钒电池储能及能量转化的核心。硫酸氧钒溶液不仅是四价钒电解液，还是生产其他价态钒电解液的关键原料。虽然钒电池在大规模储能应用领域有着突出的优势，但也存在不可忽视的问题，钒电解液的纯度会对钒电池的总体性能产生影响。钒电池的充放电效率、运行寿命和能量密度等关键性能都与电解液性能密切相关。因此，为了获得性能更好的钒电解液，往往需要高纯的钒原料。钒电解液中的杂质元素将影响电解液的充放电效率以及电解液的稳定性，例如，某些过渡金属元素会影响电解液的充放电效率，还有些杂质元素会在电解液的使用过程中形成沉淀，堵塞电堆管路，在离子隔膜上结垢，严重影响钒电池的稳定性和使用寿命。关于钒电解液中的杂质元素含量的测定方法多数是常量杂质含量测定，一般采用电位滴定法、分光光度发、电感耦合等离子体光谱法等方法进行测定，国家能源局发布的行业标准(NB/T42006-2013全钒液流电池用电解液测试方法)中对各方法有较详细的表述。对于钒电解液中的痕量杂质元素含量测定，一般是先将电解液按照一定倍数稀释，再利用电感耦合等离子体光谱仪对杂质元素的含量进行测定(专利技术专利CN103048310，一种测定钒电池电解液中的杂质元素含量的方法)。但是对于高浓度的钒电解液(1～3mol/L)，要求多数杂质元素含量在1mg/L以下，本身杂质元素含量就比较低，当对电解液稀释以后再进行测量时，在保持仪器检测灵敏度不变的情况下，稀释会降低高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素的检测限，会使得最终测定结果的准确性大大降低。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素含量的测定方法，不经过稀释，可以大幅度提高杂质元素含量分析的检测限，对于检测钒电解液生产过程、以及钒电池使用过程中痕量杂质元素含量的变化具有重要意义。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素含量的测定方法，包括以下步骤：步骤一：配制基体溶液称取纯度大于99.99％的高纯硫酸氧钒水合物，加超纯水并超声20～50min使硫酸氧钒水合物完全溶解，之后，加入纯硫酸，再用超纯水定容，制得浓度0.5～2.5mol/L的纯硫酸氧钒溶液，即基体匹配溶液；步骤二：配制待测杂质元素标准溶液精确量取五份步骤一的基体匹配溶液，并分别置于五个容量瓶中，依次在五个容量瓶中精确加入0μl、10μl、50μl、100μl、250μl的待测杂质元素的初始标准溶液，再分别用超纯水进行定容，制得该待测杂质元素的浓度分别为0.0mg/L、0.1mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L的待测杂质元素标准溶液；步骤三：绘制该待测杂质元素的标准曲线按照步骤二配制的待测杂质元素标准溶液浓度由低至高的顺序，选用电感耦合等离子体光谱仪依次进行测试，根据测试结果绘制成该待测杂质元素的标准曲线，并要求该标准曲线的线性相关系数大于0.995；步骤四：以步骤三的标准曲线为基准，测试并计算得到硫酸氧钒样品溶液的杂质元素含量，测试过程为：首先对待测的硫酸氧钒样品溶液进行过滤，以消除沉淀固体不溶物的影响，然后不进行稀释，直接采用电感耦合等离子体光谱仪依次进行测试。进一步的，步骤一中，称取22.625g纯硫酸氧钒水合物，转移至100ml容量瓶中，加超纯水60ml，超声30分钟，待硫酸氧钒水合物完全溶解后，加2ml纯硫酸，并用超纯水定容，制得1.25mol/L的高纯硫酸氧钒溶液。进一步的，步骤三中，LEEMANProdigyXP电感耦合等离子体光谱仪检测设定的条件为：采用垂直观测模式，选用耐高盐矩管和耐高盐的V-槽雾化器，RF功率选为1.20KW，等离子体气流量19～20L/min，辅助气流量0.3～0.4L/min，雾化器流量1.0～1.1L/min，观察高度10～11mm，一次读数时间为30s，每次测定读数3次。进一步的，步骤四中的过滤操作采用0.45μm滤膜以真空抽滤的方式进行。本专利技术的有益效果：本专利技术通过建立的待测杂质元素标准曲线为基准，再利用基体匹配的方法消除基体组分的干扰，对待测样品溶液可以不用稀释直接测量，可以大幅度提高高浓度硫酸氧钒中杂质元素含量分析的准确性，提高了检测精度；本专利技术还具有良好的操作性，且基体溶液配置简单，仪器测量重现性和精密度良好的优点。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1步骤一：配制基体溶液所述基体是溶液中除了杂质外的主要成分，称取22.625g硫酸氧钒水合物(纯度>99.99％)，转移至100ml容量瓶中，加超纯水60ml，超声30分钟，待完全溶解后，加2ml高纯硫酸，并用超纯水定容，制得1.25mol/L的高纯硫酸氧钒溶液；步骤二：配制待测杂质元素的标准溶液精确量取五份步骤一的基体匹配溶液，每份4ml，并分别置于五个5ml容量瓶中，依次在五个容量瓶中精确加入0μl、10μl、50μl、100μl、250μl的待测杂质元素的初始标准溶液，该杂质的初始标准溶液浓度为100mg/L，再依次向五个容量瓶中精确加入1000μl、990μl、950μl、900μl、750μl的超纯水进行定容，制得该待测杂质元素浓度分别为0.0mg/L、0.1mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L的待测杂质元素标准溶液；步骤三：绘制该待测杂质元素的标准曲线按照步骤二配制的待测杂质元素标准溶液浓度由低至高的顺序，选用LEEMANProdigyXP型电感耦合等离子体光谱仪依次进行测试，根据测试结果绘制成该待测杂质元素的标准曲线，并要求该标准曲线的线性相关系数大于0.995，标准曲线线性系数由分析软件根据标准溶液系列进行线性拟合得到；LEEMANProdigyXP型电感耦合等离子体光谱仪检测设定的条件为：采用垂直观测模式，选用耐高盐矩管和耐高盐的双铂网雾化器，可以避免高浓度硫酸氧钒所带来的高盐体系对仪器造成的影响，使雾化效率稳定，等离子体火炬更稳定，提高检测结果的稳定性，并提高这种复杂体系中痕量元素检测的灵敏度，RF功率选为1.20KW，等离子体气流量19～20L/min，辅助气流量0.3～0.4L/min，雾化器流量1.0～1.1L/min，一次读数时间为30s，每次测定读数3次；依照上述步骤分别建立每一种待测元素的标准曲线。步骤四：以步骤三的标准曲线为基准，测试硫酸氧钒样品溶液的杂质元素含量：首先对待测的硫酸氧钒样品溶液采用0.45μm滤膜真空抽滤，以消除沉淀固体不溶物的影响，然后不进行稀释，直接采用电感耦合等离子体光谱仪依次进行测试，测试条件与步骤三中的条件相同。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：配制基体溶液称取纯度大于99.99％的高纯硫酸氧钒水合物，加超纯水并超声20～50min使硫酸氧钒水合物完全溶解，之后，加入纯硫酸，再用超纯水定容，制得浓度0.5～2.5mol/L的纯硫酸氧钒溶液，即基体匹配溶液；步骤二：配制待测杂质元素标准溶液精确量取五份步骤一的基体匹配溶液，并分别置于五个容量瓶中，依次在五个容量瓶中精确加入0μl、10μl、50μl、100μl、250μl的待测杂质元素的初始标准溶液，再分别用超纯水进行定容，制得该待测杂质元素的浓度分别为0.0mg/L、0.1mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L的待测杂质元素标准溶液；步骤三：绘制该待测杂质元素的标准曲线按照步骤二配制的待测杂质元素标准溶液浓度由低至高的顺序，选用电感耦合等离子体光谱仪依次进行测试，根据测试结果绘制成该待测杂质元素的标准曲线，并要求该标准曲线的线性相关系数大于0.995；步骤四：以步骤三的标准曲线为基准，测试并计算得到硫酸氧钒样品溶液的杂质元素含量，测试过程为：首先对待测的硫酸氧钒样品溶液进行过滤，以消除沉淀固体不溶物的影响，然后不进行稀释，直接采用电感耦合等离子体光谱仪依次进行测试。...

【技术特征摘要】
1.一种高浓度硫酸氧钒溶液中痕量杂质元素含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：配制基体溶液称取纯度大于99.99％的高纯硫酸氧钒水合物，加超纯水并超声20～50min使硫酸氧钒水合物完全溶解，之后，加入纯硫酸，再用超纯水定容，制得浓度0.5～2.5mol/L的纯硫酸氧钒溶液，即基体匹配溶液；步骤二：配制待测杂质元素标准溶液精确量取五份步骤一的基体匹配溶液，并分别置于五个容量瓶中，依次在五个容量瓶中精确加入0μl、10μl、50μl、100μl、250μl的待测杂质元素的初始标准溶液，再分别用超纯水进行定容，制得该待测杂质元素的浓度分别为0.0mg/L、0.1mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L的待测杂质元素标准溶液；步骤三：绘制该待测杂质元素的标准曲线按照步骤二配制的待测杂质元素标准溶液浓度由低至高的顺序，选用电感耦合等离子体光谱仪依次进行测试，根据测试结果绘制成该待测杂质元素的标准曲线，并要求该标准曲线的线性相关系数大于0.995；步骤四：以步骤三的标准曲线为基准，测试并计算得到硫酸氧钒样品溶液的杂质元素含量，测试过程为：首先对待测的硫酸氧钒...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠裕，蒲年文，刘在波，荆七一，
申请(专利权)人：四川星明能源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51