專利名稱：一種測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于元素檢測(cè)分析領(lǐng)域，具體地講，本發(fā)明涉及一種用于測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法。
背景技術(shù)：
鑰;電池的全稱是全鑰;氧化還原液流電池(Vanadium Redox Battery,縮寫(xiě)為VRB),作為一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池，是目前發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁的綠色環(huán)保蓄電池之一，正在逐步進(jìn)入商用化階段。釩電池作為一種化學(xué)能源存儲(chǔ)電池，與傳統(tǒng)的鉛蓄電池、鋰電池等相比，具有明顯的優(yōu)越性，主要優(yōu)點(diǎn)如下在制造、使用及廢棄過(guò)程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)，其特殊的電池結(jié)構(gòu)可深度大電流密度放電，具有功率大、容量大、效率高、壽命長(zhǎng)、可瞬間充電、安全性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。釩電池的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景，可用作大廈、機(jī)場(chǎng)、程控交換站等的備用電源，或作為風(fēng)力、太陽(yáng)能等清潔發(fā)電系統(tǒng)的配套儲(chǔ)能裝置，以及為潛艇、遠(yuǎn)洋輪船提供電力和用于電網(wǎng)調(diào)峰等領(lǐng)域。例如，長(zhǎng)期以來(lái)，太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源成為世界各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)，而作為風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電最為優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)能設(shè)施，釩電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將備受關(guān)注。另外，隨著石油價(jià)格的不斷攀升，電動(dòng)汽車(chē)成為各國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，釩電池電動(dòng)汽車(chē)一次性充電3 5分鐘，續(xù)航能力可達(dá)1000公里，而成本僅為目前鋰電池的40%，體積和重量分別是鋰電池1/25和1/10。釩電池系統(tǒng)主要由電堆、電解液、控制系統(tǒng)這三個(gè)部分構(gòu)成，其中，電堆和電解液技術(shù)是開(kāi)發(fā)難點(diǎn)。釩電池電解液是由硫酸和釩混合而成的強(qiáng)酸性溶液，由于電解液中雜質(zhì)元素將嚴(yán)重影響電解液的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和充放電效率，例如，某些雜質(zhì)離子會(huì)導(dǎo)致電解液對(duì)溫度敏感、產(chǎn)生沉淀、堵塞電堆管路等，以及某些雜質(zhì)離子在離子膜上結(jié)垢，因此，需要一種用于檢測(cè)分析釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法，以確保釩電池電解液的純度并對(duì)關(guān)鍵雜質(zhì)元素的含量進(jìn)行監(jiān)控。目前，僅見(jiàn)有采用電位滴定法、分光光度法等傳統(tǒng)化學(xué)分析方法測(cè)定全釩氧化還原液流電池的電解溶液中的各種價(jià)態(tài)的釩離子(V2+、V3+、V4+、V5+)以及總釩(VT)含量的方法，此類檢測(cè)方法屬于常量組分檢測(cè)范疇，其目的是用以掌握電池充放電過(guò)程中電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生程度并控制電池充放電過(guò)程，通過(guò)監(jiān)控釩電池充電過(guò)程中的釩在不同價(jià)態(tài)的定量轉(zhuǎn)變，有效地監(jiān)測(cè)釩電池的充電效率。但是，沒(méi)有對(duì)釩電池電解液中的Cr、Fe、Mo、N1、Co、Cu、Mn、T1、Zn、S1、Al、As、P、Ca、Mg、Pb等微量、痕量雜質(zhì)元素進(jìn)行檢測(cè)分析的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了對(duì)在釩電池電解液中含有的痕量的雜質(zhì)元素進(jìn)行測(cè)定，本發(fā)明提供了一種測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法，所述方法包括下述步驟按照稀釋5 10倍的比例關(guān)系量取釩電池電解液的原始樣品溶液，置于容量瓶中加入水稀釋、定容并混勻；在配制的由釩離子、氫離子和硫酸根離子構(gòu)成的基體匹配打底溶液中，加入不同體積的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，最終配制成在O 10mg/L范圍內(nèi)呈不同濃度梯度的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；以及按照濃度由低到高的順序依次測(cè)定待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的校準(zhǔn)曲線和檢查線性相關(guān)系數(shù)，然后測(cè)定通過(guò)稀釋制備的釩電池電解液的原始樣品溶液，將檢測(cè)結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)，從而得出釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量。在量取步驟中，按照稀釋5 10倍的比例關(guān)系，用移液管或移液器量取電解液的原始樣品溶液于容量瓶中，加入水直接一次性地稀釋、定容并混勻。在標(biāo)準(zhǔn)溶液中可以共存含有18g/L的釩離子和90g/L的硫酸根。在測(cè)定待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測(cè)定，設(shè)置電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的工作參數(shù)為RF功率1200W 1250W，輔助氣流速1. O 1. 5L/min,樣品溶液提升進(jìn)樣量2. 77 2. 96mL/min,觀察高度10. 5 11. 5mm,霧化器壓力O. 20 O. 26kg/cm2,每次測(cè)定積分2次,每次積分時(shí)間20 25s。在開(kāi)始測(cè)定時(shí)，開(kāi)啟電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，選擇待測(cè)雜質(zhì)元素的分析譜線及其檢測(cè)積分區(qū)域和同步背景校正區(qū)域，并點(diǎn)燃等離子體焰炬并穩(wěn)定儀器。可以采用特定濃度的釩離子、氫離子以及硫酸根離子對(duì)待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行基體匹配校正。在基體匹配打底溶液中可以分別加入各待測(cè)雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使得待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液由含有各待測(cè)雜質(zhì)元素的濃度分別為O. 0mg/L、0.1mg/L、0. 2mg/L、0. 3mg/L、
0.5mg/L、l. 0mg/L、5. Omg/L 和 10. Omg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液組成。釩電池電解液的原始樣品溶液中共存的基體組分的允許濃度可以分別為[V4+和V5+] = O. 5 3. 5mol/L、[H+] =1. O 4. Omol/L、[SO42-] = 3. O 7. 0mol/L。本發(fā)明的測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法能夠在共存含有[V4+和V5+]=0. 5 3. 5mol/L、[H+] =1. O 4. 0mol/L、[SO廣]=3. O 7. 0mol/L 等的I凡基體濃度高的強(qiáng)硫酸介質(zhì)的電解液中消解各種干擾影響因素，并能夠準(zhǔn)確地定量測(cè)定電解液母液中允許上限不大于1. 0mg/L的雜質(zhì)元素。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。具體地講，本發(fā)明的測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法包括下述步驟(a)按照稀釋5 10倍的比例關(guān)系量取釩電池電解液的原始樣品溶液，置于容量瓶中加入水直接一次性地稀釋、定容并混勻；(b)在配制的由釩離子、氫離子和硫酸根離子構(gòu)成的基體匹配打底溶液中，加入不同體積的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，最終配制成在O 10mg/L范圍內(nèi)呈不同濃度梯度的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液可以共存含有大約18g/L釩離子和大約90g/L硫酸根離子；(c)設(shè)置電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的工作參數(shù)為RF功率1200W 1250W,輔助氣流速1. O 1. 5L/min，樣品溶液提升進(jìn)樣量2. 77 2. 96mL/min,觀察高度10. 5 11. 5mm,霧化器壓力0. 20 0. 26kg/cm2,每次測(cè)定積分2次,每次積分時(shí)間20 25s ； (d)開(kāi)啟電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，選擇待測(cè)雜質(zhì)元素的分析譜線及其檢測(cè)積分區(qū)域和同步背景校正區(qū)域，點(diǎn)燃等離子體焰炬并穩(wěn)定儀器；按照濃度由低到高的順序依次測(cè)定待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，并且繪制待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的校準(zhǔn)曲線和檢查線性相關(guān)系數(shù)，然后測(cè)定通過(guò)稀釋制備的釩電池電解液的樣品檢測(cè)溶液，將檢測(cè)結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)，從而計(jì)算出釩電池電解液中的待測(cè)雜質(zhì)元素的濃度。需要指出的是，上述步驟的順序可以根據(jù)需要相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明的方法的步驟并不限于上述順序。在步驟(a)中，按照稀釋5 10倍的比例關(guān)系，可以用移液管或移液器量取電解液的原始樣品溶液于容量瓶中，加入水直接一次性地稀釋、定容并混勻。在步驟(d)中，用特定濃度的釩離子、氫離子和硫酸根離子對(duì)校準(zhǔn)曲線的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行基體匹配校正，其中，基體匹配打底溶液的方法可以例如如下配制稱取16g的高純度五氧化二釩于500mL錐形瓶或其它容器中，首先以120mL(2+l)的稀鹽酸沖洗容器器壁并搖勻分散五氧化二釩，并加入(2+1)稀硫酸53g，于160 200°C的加熱溫度下消解反應(yīng)2 3小時(shí)；然后，補(bǔ)充加入30 40mL水，升高加熱溫度至250 280°C繼續(xù)消解反應(yīng)I 2小時(shí)；再次補(bǔ)充加入40 50mL水，升高加熱溫度至320 350°C持續(xù)反應(yīng)至樣品消解完全，溶液澄清無(wú)殘?jiān)?，升高溫度?00 450°C繼續(xù)加熱蒸發(fā)30min以驅(qū)除部分氯離子和氫離子；最后，加入(2+1)稀硫酸30g，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中即可，不進(jìn)行最終的稀釋定容。這里的(2+1)的稀硫酸是指按照2 I的比例關(guān)系用水稀釋質(zhì)量百分比濃度為95% 98%的濃硫酸而成，即，量取2份濃硫酸緩慢加入到I份水中并混合均勻。類似地，(2+1)稀鹽酸是指按照2 I的比例關(guān)系用水稀釋質(zhì)量百分比濃度為36% 38%的濃鹽酸而成，即，量取2份濃鹽酸加入到I份水中并混合均勻。高純度五氧化二釩是指五氧化二釩的純度或品位不小于99. 9%。在基體匹配打底溶液中可以分別加入各待測(cè)雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使得待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液由含有各待測(cè)雜質(zhì)元素的濃度分別為O. Omg/L,O.1mg/L、0. 2mg/L、0. 3mg/L、
0.5mg/L、l. 0mg/L、5. Omg/L 和 10. Omg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液組成。釩電池電解液的原始樣品溶液中共存的基體組分的允許濃度可以分別為[V4+和V5+] = O. 5 3. 5mol/L、[H+] =1. O 4. Omol/L、[SO42-] = 3. O 7. 0mol/L。本發(fā)明的方法可用于測(cè)定釩電池電解液中含有的濃度范圍O 100g/L的Cr、Fe、Mo、N1、Co、Cu、Mn、T1、Zn、S1、Al、As、P、Ca、Mg、Pb 等雜質(zhì)元素。由于釩電池電解液母液的基體構(gòu)成體系復(fù)雜且濃度變化范圍寬，強(qiáng)硫酸介質(zhì)、高濃度釩基體以及高鹽類濃度等影響因素對(duì)測(cè)定微量或痕量級(jí)水平的雜質(zhì)元素造成嚴(yán)重干擾，因此，為了確保檢測(cè)分析電解液母液中微量或痕量待測(cè)雜質(zhì)元素的準(zhǔn)確度、精密度等技術(shù)性能指標(biāo)，同時(shí)降低電解液對(duì)檢測(cè)儀器的腐蝕等副作用，本發(fā)明的技術(shù)方案采取優(yōu)選的電解液稀釋比例、基體匹配濃度、校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和儀器工作參數(shù)等技術(shù)措施進(jìn)行相互配合，采用簡(jiǎn)單方法有效地降低在高濃度釩離子、硫酸根、酸度以及鹽度等電解液基體組分共存的復(fù)雜體系中各種干擾因素對(duì)測(cè)定的影響。本發(fā)明的測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法主要具有下述特征或優(yōu)點(diǎn)通過(guò)研究樣品預(yù)處理制備方法中最關(guān)鍵的篩選來(lái)優(yōu)化電解液母液的最佳稀釋比例關(guān)系或范圍，用以平衡通過(guò)稀釋制備的電解液樣品檢測(cè)溶液中氫離子、釩離子和硫酸根等高濃度基體組分與待測(cè)雜質(zhì)元素之間的濃度關(guān)系，確保各種基體介質(zhì)組分能夠被控制在一個(gè)適當(dāng)濃度的范圍內(nèi)，從而達(dá)到降低其產(chǎn)生的基體效應(yīng)、背景干擾等對(duì)測(cè)定微量雜質(zhì)元素產(chǎn)生影響的目的；同時(shí)，維持待測(cè)元素在檢測(cè)溶液中具有一定的有效濃度，避免因過(guò)大的稀釋比例導(dǎo)致微量、痕量水平的待測(cè)元素在樣品檢測(cè)溶液中的濃度含量低于儀器檢出限而影響分析結(jié)果的精度和準(zhǔn)確度，確保電解液控制雜質(zhì)元素不大于1. Omg/L的質(zhì)量指標(biāo)要求。具體地講，本發(fā)明采用按照稀釋5 10倍的比例關(guān)系量取釩電池電解液的原始樣品溶液，置于容量瓶中加入水直接一次性地稀釋、定容、混勻。也即，首先通過(guò)將釩電池電解液稀釋5 10倍以制備成作為導(dǎo)入分析儀器進(jìn)行雜質(zhì)元素測(cè)定的樣品檢測(cè)溶液。該稀釋比例的優(yōu)點(diǎn)在于有效降低了氫離子、釩離子、硫酸根離子等基體組分的濃度，將其產(chǎn)生的干擾影響因素大大降低并且控制在一個(gè)適度范圍內(nèi)，從而有助于后續(xù)繼續(xù)通過(guò)設(shè)置特定的基體匹配濃度以及儀器工作參數(shù)等技術(shù)措施，并有助于消除電解液母液中復(fù)雜多變的基體組分對(duì)測(cè)定的影響。同時(shí)，在電解液母液中濃度超過(guò)了含量不大于1. Omg/L的控制指標(biāo)要求的雜質(zhì)元素，也即影響電解液產(chǎn)品質(zhì)量的大于1. Omg/L的雜質(zhì)元素,在采用該稀釋比例范圍內(nèi)，在樣品檢測(cè)溶液中也能維持足夠的濃度而確保被檢測(cè)儀器高精度和高準(zhǔn)確度地測(cè)定，避免了因過(guò)度稀釋而導(dǎo)致超標(biāo)雜質(zhì)在樣品檢測(cè)溶液中因含量低于儀器檢測(cè)下限而未能被有效地充分檢出進(jìn)而造成對(duì)電解池產(chǎn)品質(zhì)量的誤判。此外，為了進(jìn)一步提高精密度，首先，設(shè)置儀器工作條件以優(yōu)化樣品溶液傳輸進(jìn)樣參數(shù)。具體地，由于在經(jīng)過(guò)稀釋后的樣品檢測(cè)溶液中仍然含有較高濃度的釩離子、硫酸根離子和氫離子，為了避免因樣品檢測(cè)溶液濃度仍然比較高的釩基體鹽類以及粘稠度、密度大的硫酸等影響樣品傳輸效率，本發(fā)明采取優(yōu)化的溶液提升量或提高汞速、改變觀察高度以及增大霧化器壓力等儀器工作參數(shù)條件，進(jìn)一步降低基體效應(yīng)影響。本發(fā)明可以設(shè)置樣品溶液提升進(jìn)樣量為2. 77 2. 96mL/min,觀察高度為10. 5 11. 5mm,霧化器壓力為O. 24
0.27kg/cm2。再者，設(shè)置儀器工作條件以優(yōu)化ICP條件，由于釩電池電解液中的待測(cè)雜質(zhì)元素原本就很低，合格的電解液允許雜質(zhì)元素的上限是不大于O. 001mg/L，因此經(jīng)過(guò)稀釋處理后，在樣品檢測(cè)溶液中所存在的待測(cè)雜質(zhì)元素的濃度進(jìn)一步降低，因此本發(fā)明采取適當(dāng)?shù)卦黾覫CP的射頻發(fā)生器(RF)的功率的方式來(lái)提高測(cè)定雜質(zhì)元素的靈敏度。由于基體濃度遠(yuǎn)高于待測(cè)雜質(zhì)，RF功率過(guò)大將導(dǎo)致背景影響增加的幅度更高，檢測(cè)信號(hào)的信噪比不升反而下降，檢測(cè)精度及檢測(cè)限均受到影響。因此，本發(fā)明最終設(shè)置射頻發(fā)生器的功率控制在1200W-1250W，輔助氣流速1. O
1.5L/min,同時(shí)每次測(cè)定積分2次，每次積分時(shí)間20 25s，由此進(jìn)一步改善被稀釋的微量雜質(zhì)元素的檢測(cè)精度。其次，設(shè)置儀器工作條件以優(yōu)選分析譜線及其測(cè)定參數(shù)。具體地，由于即使經(jīng)過(guò)稀釋處理以后，溶液中仍然存在最高可達(dá)大約15%的硫酸以及大約3%的釩離子的基體介質(zhì)，因此必須消除其對(duì)待測(cè)雜質(zhì)元素所造成的光譜干擾，尤其需要避免高濃度硫酸所導(dǎo)致的硫元素的光譜影響，這是通常其它檢測(cè)分析因沒(méi)有如此高硫酸介質(zhì)而無(wú)需考慮的影響因素。因此，在優(yōu)選情況下，本發(fā)明在釩電池電解液的高濃度釩離子與強(qiáng)硫酸介質(zhì)體系下，通過(guò)試驗(yàn)選擇了待測(cè)元素適宜的分析波長(zhǎng)及其檢測(cè)積分和背景校正區(qū)域，用以確保測(cè)定既不受到光譜干擾影響，并且其檢測(cè)靈敏度等光譜特性又能充分滿足微量、痕量元素測(cè)定需要。同時(shí)，通過(guò)同步扣除背景措施并優(yōu)選設(shè)置其扣除區(qū)域，降低了在進(jìn)一步消除運(yùn)用基體匹配措施后仍然殘余的基體干擾影響。在本發(fā)明的方法中，可以優(yōu)選基體匹配溶液中的基體組分構(gòu)成，通常原始釩電池電解液母液中含有Tv = O. 5 3. 5mol/L、S042_ = 4 7mol/L、H+ = 2 3mol/L，即使按照本發(fā)明的樣品預(yù)處理制備方法將其稀釋5 10倍，釩離子、氫離子以及硫酸根離子的相對(duì)濃度仍然很高，并且波動(dòng)變化范圍較大，其背景干擾仍然可能導(dǎo)致各雜質(zhì)元素的檢測(cè)分析信號(hào)強(qiáng)度被增加，影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。為此，為了進(jìn)一步提高測(cè)定精密度，可以采取基體匹配方式以抵消樣品檢測(cè)溶液與校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液之間由于基體構(gòu)成的差異而導(dǎo)致的影響，本發(fā)明經(jīng)過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化，最終設(shè)置按照在校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液中人工添加使其共存含有18g/L釩離子和90g/L的硫酸根離子，該條件可適應(yīng)釩電池電解液母液中全釩、硫酸根、氫離子等基體構(gòu)成組分濃度高且波動(dòng)變化較大的特點(diǎn)，可滿足各種類型基體構(gòu)成體系的電解液中微量雜質(zhì)檢測(cè)分析的需要，也就是說(shuō)，本發(fā)明所設(shè)置的18g/L的釩離子和90g/L的硫酸根離子的基體匹配可有效地消除含有Tv = O. 5 3. 5mol/L、S042_ = 4 7mol/L、H+ = 2 3mol/L的電解液對(duì)測(cè)定的干擾。此外，基體匹配打底溶液配制方法如下在上述確定的基體匹配溶液中基體組分構(gòu)成及其濃度的條件下，優(yōu)選既是五氧化二釩消解試劑又是基體匹配組分的硫酸的濃度比例及其用量，并且硫酸可以分步驟兩次加入，以實(shí)現(xiàn)基體匹配打底溶液中氫離子、釩離子以及硫酸根離子濃度比例關(guān)系滿足校正需要。優(yōu)化五氧化二釩基體消解反應(yīng)控制條件，確保反應(yīng)溶液始終保持微沸狀態(tài)， 反應(yīng)以比較激烈的程度進(jìn)行，但不會(huì)因?yàn)槿芤褐泄腆w樣品量太大、反應(yīng)溫度過(guò)高或受熱不均勻等原因而導(dǎo)致溶液飛濺，消除其對(duì)測(cè)定的影響以及避免了硫酸溶液噴濺對(duì)操作人員的傷害。而且，試驗(yàn)表明硫酸介質(zhì)中五氧化二釩的溶解度可限，通常約為lmol/L，為此，本發(fā)明采取的解決措施是以適當(dāng)濃度和用量的鹽酸配合硫酸完成五氧化二釩基體的消解，然后蒸發(fā)除去大部分過(guò)量鹽酸。下面將結(jié)合具體示例對(duì)本發(fā)明的測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法予以詳細(xì)描述，但是本發(fā)明的范圍并不受這些具體示例的限制。示例 I準(zhǔn)備I號(hào)釩電池電解液試樣的檢測(cè)分析樣品溶液在此示例中，元素測(cè)定所用的ICP-OES (電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀)采用美國(guó)賽默飛世爾公司iCAP6300、IRIS/HR兩種型號(hào)光譜儀。首先，制備釩電池電解液的檢測(cè)分析樣品溶液。按6. 25倍的關(guān)系稀釋電解液，用移液管準(zhǔn)確量取8. OmL釩電池電解液母液于50mL容量瓶，加水直接稀釋至刻度定容、混勻。然后，配制校準(zhǔn)曲線標(biāo)液溶液。稱取16g高純度五氧化二釩(V2O5彡99. 99% )于500mL錐形瓶或其它容器中，首先以120mL(2+l)稀鹽酸沖洗容器器壁并搖勻分散五氧化二釩，加入(2+1)稀硫酸53g，于180°C的加熱溫度下消解反應(yīng)2. 5小時(shí)；補(bǔ)充加入35mL水，升溫至265°C繼續(xù)反應(yīng)1. 5小時(shí)；再次加入45mL水，升溫340°C反應(yīng)至樣品消解完全，溶液澄清無(wú)殘?jiān)?，升溫?30°C加熱蒸發(fā)30min ;最后加入(2+1)稀硫酸30g，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移到500mL 容量瓶；加入 Cr、Fe、Mo、N1、Co、Cu、Mn、T1、Zn、S1、Al、As、P、Ca、Mg、Pb 等待測(cè)雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以水稀釋定容。所配制的校準(zhǔn)曲線系列標(biāo)準(zhǔn)溶液由濃度為O. 0mg/L、0.1mg/L、0. 2mg/L、0. 3mg/L、0. 5mg/L、l. 0mg/L、5. Omg/L、10. Omg/L 的待測(cè)元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液組成。最后，檢測(cè)分析。設(shè)置電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的工作參數(shù)為RF功率1225W，輔助氣流速1. OL/min，樣品溶液提升量2. 86mL/min,觀察高度11. Omm,霧化器壓力
O.24kg/cm2，每次測(cè)定積分2次，每次積分時(shí)間23s。開(kāi)啟電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，選擇在下面的表I (其示出了分析波長(zhǎng)及其檢測(cè)參數(shù)(nm))中示出的待測(cè)雜質(zhì)元素的分析譜線及其檢測(cè)積分區(qū)域和同步背景校正區(qū)域，點(diǎn)燃等離子體焰炬并穩(wěn)定儀器；按照濃度由低到高順序依次測(cè)定校準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)溶液，并且繪制校準(zhǔn)曲線和檢查線性相關(guān)系數(shù)，最后測(cè)定稀釋制備的釩電池電解液樣品檢測(cè)溶液，將檢測(cè)結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)6. 25，從而計(jì)算出釩電池電解液母液中待測(cè)雜質(zhì)元素的濃度，結(jié)果示出在下面的表2中。表I
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法，所述方法包括下述步驟 按照稀釋5 10倍的比例關(guān)系量取釩電池電解液的原始樣品溶液，置于容量瓶中加入水稀釋定容； 在配制的由釩離子、氫離子和硫酸根離子構(gòu)成的基體匹配打底溶液中，加入不同體積的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，最終配制成在O 10mg/L范圍內(nèi)呈不同濃度梯度的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；以及 按照濃度由低到高的順序依次測(cè)定待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的校準(zhǔn)曲線和檢查線性相關(guān)系數(shù)，然后測(cè)定通過(guò)稀釋制備的釩電池電解液的原始樣品溶液，將檢測(cè)結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)，從而得出釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照稀釋5 10倍的比例關(guān)系，用移液管或移液器量取電解液的原始樣品溶液于容量瓶中，加入水直接一次性地稀釋、定容并混勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在標(biāo)準(zhǔn)溶液中共存含有18g/L的釩離子和90g/L的硫酸根。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測(cè)定，設(shè)置電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的工作參數(shù)為RF功率1200W 1250W，輔助氣流速1. O 1. 5L/min,樣品溶液提升進(jìn)樣量2. 77 2. 96mL/min,觀察高度10. 5 11. 5mm,霧化器壓力O. 20 O. 26kg/cm2,每次測(cè)定積分2次,每次積分時(shí)間20 25s。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在進(jìn)行測(cè)定時(shí)，開(kāi)啟電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，選擇待測(cè)雜質(zhì)元素的分析譜線及其檢測(cè)積分區(qū)域和同步背景校正區(qū)域，并點(diǎn)燃等離子體焰炬并穩(wěn)定儀器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，采用特定濃度的釩離子、氫離子和硫酸根離子對(duì)待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行基體匹配校正。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在基體匹配打底溶液中分別加入各待測(cè)雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使得待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液由含有各待測(cè)雜質(zhì)元素的濃度分別為O. Omg/L、O.1mg/L、0. 2mg/L、0. 3mg/L、0. 5mg/L、l. 0mg/L、5. Omg/L 和 10. Omg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，釩電池電解液的原始樣品溶液中共存的基體組分的允許濃度分別為[V4+ 和 V5+] = O. 5 3. 5mol/L、[H+] =1. O 4. Omol/L、[SO42I =.3.O 7. 0mol/L。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法，所述方法包括按照稀釋5～10倍的比例關(guān)系量取釩電池電解液的原始樣品溶液，置于容量瓶中加入水稀釋定容；在配制的由釩離子、氫離子和硫酸根離子構(gòu)成的基體匹配打底溶液中，加入不同體積的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，最終配制成不同濃度梯度的待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；以及繪制待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的校準(zhǔn)曲線和檢查線性相關(guān)系數(shù)，然后測(cè)定通過(guò)稀釋制備的釩電池電解液的原始樣品溶液，將檢測(cè)結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)，從而得出釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量。本發(fā)明的測(cè)定釩電池電解液中的雜質(zhì)元素含量的方法具有良好的精密度，樣品溶液的制備和儀器測(cè)量的重現(xiàn)性良好。
文檔編號(hào)G01N21/71GK103048310SQ20121059038
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者成勇, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司