朱琳，周冰

蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的測定

朱琳，周冰

（青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測試應(yīng)用中心，青海 西寧 810000）

采用磷鎢釩酸分光光度法對蜂窩式SCR脫硝催化劑中五氧化二釩進行測定。試樣經(jīng)過氧化鈉熔融分解后，熱水提取，過濾除去氫氧化物沉淀。溶液用硫酸中和后，加入磷酸和鎢酸鈉，使釩形成黃色的磷鎢釩酸配合物，使用紫外分光光度計進行測定，測定波長為420 nm。 校準曲線方程為= 0.000 6- 0.000 5，線性相關(guān)系數(shù)為0.999 9，相對標準偏差為1.10%，平均回收率為99.3%。結(jié)果表明該方法簡便可行，靈敏度較高，結(jié)果準確穩(wěn)定，適用于蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的測定。

蜂窩式SCR脫硝催化劑；磷鎢釩酸分光光度法；五氧化二釩

氮氧化物（NO）已成為影響全國空氣質(zhì)量的重要因素之一, 其排放造成的霧霾、酸雨等二次污染使我國城市面臨嚴重的環(huán)境污染。以NH3為還原劑的選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)是目前脫除煙氣中NO最成熟的技術(shù)［1］。催化劑是SCR脫硝技術(shù)的核心,它是影響整個SCR系統(tǒng)經(jīng)濟性和脫硝效果的主要因素。脫硝催化劑泛指在電廠SCR（selective catalytic reduction）脫硝系統(tǒng)上的催化劑（Catalyst），在SCR反應(yīng)中，促使還原劑選擇性地與煙氣中的氮氧化物在一定溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。目前最常用的脫硝催化劑是以二氧化鈦作為載體，五氧化二釩為主要活性成分，五氧化二釩擔(dān)載量對脫硝催化劑脫硝脫硫是有影響的。因此，測定脫硝催化劑中五氧化二釩的含量尤為重要。

釩的測定方法中，常見的光度法有磷鎢釩酸分光光度法、5-Br-PADAP-過氧化氫光度法、苯甲酰苯胲光度法。5-Br-PADAP-過氧化氫光度法適用范圍小，干擾元素多，且需要采用有機試劑；苯甲酰苯胲光度法，采用萃取分離，操作繁瑣；一般情況不優(yōu)先采用這兩種分析方法。采用磷鎢釩酸法測定蜂窩式脫銷催化劑中的釩，具有操作簡便、快速，穩(wěn)定性好，干擾少，線性好等優(yōu)點［2-6］。

本實驗對蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩含量的測定和相關(guān)問題進行分析探討。

1 實驗部分

1.1 標準溶液和主要試劑

釩標準溶液：100 μg/mL，稱取預(yù)先在105 ℃干燥過的五氧化二釩0.178 5 g，置于150 mL燒杯中，加入質(zhì)量分數(shù)為20%的氫氧化鈉溶液5 mL, 再加入水100 mL，加熱溶解，冷卻，加（1+1）硫酸溶液10 mL酸化，轉(zhuǎn)移至500 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

過氧化鈉；

無水乙醇；

鎢酸鈉溶液（100 g/L）：稱取10 g鎢酸鈉加水溶解至100 mL容量瓶中，搖勻；

磷酸；

硫酸（1+1）;

酚酞；

實驗所用試劑均為分析純，實驗用水為二次去離子水。

1.2 實驗儀器

AL104型電子天平；SX2-8-10型箱式電阻爐；

烘箱；溫控電熱板；U3900H型紫外分光光度計。

1.3 標準曲線繪制

準確移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL釩標準溶液（100 μg/ mL），分別置于一組100 mL容量瓶中，加水稀釋至約70 mL，加入2 mL（1+1）H2SO4和4 mL Na2WO4溶液，加水稀釋至刻度，混勻。在分光光度計上，用3 cm比色皿，以試劑空白的作參比，與420 nm波長處測量吸光度繪制標準曲線并計算得到線性回歸方程為= 0.000 6- 0.000 5，線性相關(guān)系數(shù)為0.999 9。

1.4 樣品前處理

取適量催化劑樣品置于瓷研缽內(nèi)破碎研細，用孔徑為75 μm的試驗篩篩分。取15～20 g粒度小于75 μm的樣品，置于烘箱中，105 ℃干燥2 h，取出放入干燥器中冷卻，備用。

1.5 試驗方法

準確稱取0.200 0 g（精確至0.000 1 g）樣品于剛玉坩堝中，放入箱式電阻爐，半開爐門，由室溫升至650 ℃，灼燒1 h。取出冷卻后，加入3 g過氧化鈉，用玻璃棒攪勻后，置于已升溫至650 ℃箱式電阻爐中, 帶試樣完全熔融后保持1~3 min，取出冷卻。將坩堝放入250 mL燒杯中, 加入40 mL沸水，將燒杯置于電熱板煮沸3 min（若溶液呈綠色，加入幾滴乙醇）后取下燒杯，用溫水洗出坩堝，溶液冷卻后，將沉淀和溶液移入100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，混勻。放置澄清或用中速濾紙過濾。

分取5 mL清液于50 mL比色管中，加水稀釋至30 mL，加入一滴酚酞指示劑，用（1+1）H2SO4中和至溶液無色，并過量2 mL。之后按標準曲線方法同樣操作顯色，測定。

按式（1）計算釩量：

式中：—釩的質(zhì)量分數(shù)，%；

1—從標準曲線計算得的分取試液中釩的質(zhì)量，μg；

0—從標準曲線計算得的分取空白試液中釩的質(zhì)量，μg；

—樣品溶液的總體積，mL；

1—分取樣品溶液的體積，mL；

—樣品的質(zhì)量，g。

1.6 注意事項

光度法顯色時對溶液的酸度要求較高，調(diào)酸度的過程中，由于分取的清液堿度較大，加入酚酞指示劑后，紅色會慢慢消退，隨著（1+1）H2SO4溶液的加入，堿度變?nèi)酰t色又慢慢恢復(fù)，直至酸過量后紅色徹底消失。所以，在調(diào)整酸度的過程中，要逐滴加入（1+1）H2SO4溶液，否則可能會影響終點的判斷［7］。

試樣中鉻的存在會影響釩的測定，可加入過氧化氫將鉻還原至三價以消除其影響［8］。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理

分光光度法測定釩時，需要用過氧化鈉堿熔樣品，為防止熔礦過程中樣品迸濺，同時也要先灼燒，除去有機質(zhì)［9］。

2.2 測定波長的選擇

分別取3 mL 100 μg/mL釩標準溶液和空白試液按照試驗方法顯色，與紫外分光光度計測量380～440 nm處不同波長下的吸光度，繪制吸收曲線, 結(jié)果表明：在酸性溶液中，磷酸和鎢酸鈉使釩形成黃色的磷鎢釩酸配合物的最大吸收波長為420 nm，所以，實驗最終選擇420 nm為顯色溶液的測定波長。

2.3 反應(yīng)介質(zhì)和用量的選擇

酸度對測定體系有較大的影響，按照實驗方法分別用H2SO4、 HCl 、HNO3、H3PO4等不同介質(zhì)對反應(yīng)體系的影響。結(jié)果表明：在H2SO4介質(zhì)中吸光度最大，穩(wěn)定性好，故采用H2SO4為反應(yīng)介質(zhì)。反應(yīng)體系中（1+1）H2SO4的加入量在0.5～2 mL時吸光度最大并且穩(wěn)定。故選用1 mL（1+1）H2SO4溶液為反應(yīng)介質(zhì)。

2.4 顯色時間的選擇

在20～30 ℃下，該顯色體系的顯色速度快，加入顯色劑后立刻就能達到最大吸光度，且黃色磷鎢釩酸鉻合物的吸光度可穩(wěn)定3 h。

2.5 加標回收實驗

準確吸取樣品溶液4份，分別加入0.50 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.00 mL的釩標準溶液（100 μg/mL）按照試驗方法進行測定，并計算加標回收率，結(jié)果見表1。

表 1 加標回收試驗

表 2 精密度實驗

由表1可知：測定釩的回收率在96%~97%之間，回收率較高，說明此方法能準確測定蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的含量。

2.6 精密度實驗

按照試驗方法平行測定10份樣品，五氧化二釩含量平均值為1.34%，相對標準偏差為1.10%，表明本方法精密度較好。見表2。

3 結(jié)束語

實驗結(jié)果表明，堿熔可以分離若干釩共生的元素，如鋁、鐵、鉻、鈦、鎢、鉬等。本方法前處理簡單，精密度和準確度較高，具有檢測成本低，操作簡便，分析速度快等優(yōu)點，適用于蜂窩式脫硝催化劑中五氧化二釩的測定。

［1］高翔, 盧徐節(jié), 胡明華. 低溫SCR脫硝催化劑綜述[J]. 江漢大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）, 2014, 42（02）: 12-18．

［2］張兵兵, 于丹丹, 王芳, 李俊峰. 廢脫硝催化劑中五氧化二釩回收工藝研究[J]. 河南科學(xué), 2016, 34（06）: 866-870.

［3］尹繼先, 朱霞萍, 梁慶勛, 梁丹, 周惠瓊, 梁慶輝. 微波消解-分光光度法測定釩鈦磁鐵礦中的釩[J]. 巖礦測試, 2010, 29（06）: 719-722.

［4］段群章. 釩的光度分析近況[J]. 冶金分析, 1990（06）: 32-38.

［5］岳玉妍, 王學(xué)鋒, 胡星云, 彭先佳. 改進的磷鎢酸光度法測定水溶液中的釩（Ⅳ）和總釩[J]. 分析試驗室, 2017, 36（03）: 363-368.

［6］陳賽瑛. 鈦釩共存時用分光光度法測鈦和釩的研究[J]. 內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）, 1990（04）: 536-540.

［7］陳波, 馬玲, 陳園園, 馬海萍. 石煤中釩的化學(xué)物相分析[J]. 理化檢驗（化學(xué)分冊）, 2017, 53（09）: 1052-1056.

［8］DZ/T 0130-2006. 地質(zhì)礦產(chǎn)試驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范［S］.

［9］尹明，李家熙. 巖石礦物分析（第四分冊）［M］. 4版. 北京：地質(zhì)出版社，2011: 244.

Measurement of Vanadium Pentoxide in a Honeycomb Denitration Catalyst

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（Qinghai Geology and Mineral Resources Test and application Center, Qinghai Xining 810000, China）

The vanadium pentoxide in a honeycomb SCR denitration catalyst was determined with phosphotungstic acid spectrophotometry. After the sample was melted and decomposed by sodium oxide, it was extracted with hot water and filtered to remove the hydroxide precipitate. After the solution was neutralized with sulfuric acid, phosphoric acid and sodium tungstate were added to make vanadium become a yellow phosphotungstate vanadate complex. Then the ultraviolet spectrophotometer was used to measure the wavelength, which was 420nm. The calibration curve equation was=0.0006－0.0005, the linear correlation coefficient was 0.9999, the relative standard deviation was 1.10%, and the average recovery was 99.3%. So the method is simple and feasible, highly sensitive, accurate andstable, it is suitable for measurement of vanadium pentoxide in honeycomb denitration catalysts.

honeycomb SCR denitration catalyst; phosphotungstic acid spectrophotometry; vanadium pentoxide

2019-12-20

朱琳（1987-），女，藏族，青海省西寧市人，工程師，2010年畢業(yè)于青海大學(xué)，研究方向：從事化學(xué)分析測試工作。

TQ 016.1

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1004-0935（2020）03-0245-03