3.3 Определение содержания алюминия

Проведение испытания

В коническую колбу для титрования вместимостью 250 мл помещали 10мл анализируемого раствора, прибавляли 10 мл 0,1 N раствора трилона Б, доводили pH до 5, приливая по каплям раствор аммиака, разбавленный 1:1, затем приливали 10 мл раствора уротропина и кипятили в течение семи минут. После охлаждения раствор титровали раствором уксуснокислого свинца в присутствии нескольких капель 0,1 % водного раствора ксиленового оранжевого до сиреневого цвета.

Обработка результатов

Содержание алюминия в пересчете на Al₂O₃ в %масс. вычисляли по формуле 3:

Al₂O₃=((a-b*d)*T*V*100)/(g*V₁), %масс. (3)

где a – количество раствора трилона Б, мл;

b – количество раствора уксуснокислого свинца, затраченное на титрование,мл;

d – соотношение объемов растворов уксуснокислого свинца и трилона Б;

T – титр раствора трилона Б по Al₂O₃, г/мл;

V – объем в котором растворена навеска пробы, мл;

V₁ – аликвотная часть анализируемого раствора, взятая на титрование, мл;

g – навеска пробы в расчете на абсолютно сухое вещество, г.

3.4 Методика совместного определения алюминия и натрия

0,5 г анализируемого образца взвешивали на аналитических весах и переносили в термостойкий стакан на 150 мл. Затем приливали 20 мл серной кислоты разбавленной (1:2) и кипятили в течение 20 минут. Охлаждали и приливали 50 мл дистиллированной воды. Полученный раствор фильтровали через фильтр ''синяя лента'' в мерную колбу на 250 мл и промывали осадок порциями разбавленной (1:2) серной кислотой. Фильтрат в колбе доводили до метки дистиллированной водой, перемешивали, в нем определяли содержание алюминия и натрия.

3.5 Определение содержания алюминия

Из колбы с фильтратом отбирали 10 мл исследуемого раствора в коническую колбу для титрования и приливали 10 мл трилона Б. Затем рН доводили среды до 5 с помощью раствора аммиака, разбавленного 1:1. После чего приливали 10 мл уротропина и кипятили в течение 7 минут. Полученный раствор охлаждали и титровали раствором ацетата свинца в присутствии нескольких кристаллов ксиленового оранжевого до перехода окраски из винно-красной в сиреневую.

Содержание алюминия в пересчете на Al₂O₃ в процентах в исходном образце вычисляли по формуле 4:

Al₂O₃=((10-a*b)*T*25*100)/g, %масc. (4)

где a – коэффициент нормальности ацетата свинца;

b – количество ацетата свинца пошедшего на титрование, мл;

g – навеска, г.

3.6 Определение фазового состава и параметров ячейки цеолитов

Фазовый состав и параметры ячейки цеолитов определяли рентгенофазовым (РФА) и рентгеноструктурным (РСА) методами на автоматическом дифрактометре PHILIPS PW 1800.

Основы метода

Источником первичного рентгеновского излучения служит рентгеновская трубка. Для разложения рентгеновского излучения в спектр на длины волн используют кристалл-анализатор или дифракционную решетку. Полученный спектр регестрируют на рентгеновской фотопленке, специальными счетчиками, полупроводниковыми детекторами.

Рис.2. Схема рентгеновского спектрометра:

1 -рентгеновская трубка; 1а-источник электронов (термоэмиссионный катод), 1б-мишень (анод), 2 - исследуемое в-во,

3 - кристалл-анализатор,

4-регистрирующее устройство,

hv₁-первичное рентгеновское излуче­ние, hv₂ -вторичное рентгеновское излучение, hv₃ - регистрируемое излучение

Качественный РФА. Поскольку каждая фаза поликристаллического образца имеет кристаллическую решетку с характерным набором расстояний d между параллельными крис-таллографическими плоскостями, рентгеновские лучи отражаются от кристаллографических плоскостей (и дифрагируют) с характерным только для дайной фазы набором брэгговских углов θ (угол между падающим лучом и отражающей плоскостью) и относительных интенсивностей дифракц. отражений. Последние регистрируют с помощью дифрактометров (дифрактограммы) или, реже, на рентгеновской пленке (рентгенограммы). Дифракц. картина многофазного образца представляет собой наложение дифракц. картин отдельных фаз. По положению дифракц. максимумов (пиков на дифрактограмме или линий на рентгенограмме) определяют углы θ , а затем значения d рассчитывают в соответствии с условием Брэгга-Вульфа по ур-нию: 2dsinθ = λ, (λ -длина волны рентгеновского излучения).

Если по хим. составу и методу получения материала можно предположить его фазовый состав, то проведение РФА заключается в сравнении эксперим. значений d и относит, интенсивностей дифракц. максимумов с набором соответствующих табличных значений для каждой из предполагаемых фаз. Значения d и относит, интенсивностей дифракц. максимумов мн. неорг. и орг. соединений, минералов и синтетич. материалов опубликованы. Наиболее, полный и постоянно пополняемый определитель фаз-картотеки ASTM,JPCDS,PSC в которых содержатся кристаллографические данные, сведения о физических и других свойствах фаз. Фазу можно считать установленной при наличии на дифрактограмме трех ее самых интенсивных пиков и примерного соответствия отношений интенсивностей справочным данным. Исключая все пики обнаруженной фазы, проводят такой же анализ с оставшимися дифракционными пиками.

В картотеке имеется также указатель, в котором все включенные в картотеку вещества расположены в порядке убывания межплоскостных расстояний d для трех наибольших, интенсивных дифракц. максимумов. Этот указатель дает возможность провести качественный, анализ и тогда, когда об исследуемом образце предварительно ничего не известно или когда часть дифракц. пиков на дифрактограмме осталась нерасшифрованной. В этом случае по указателю следует подобрать три межплоскостных расстояния, последовательность значений которых совпадала бы с последовательностью значений d для трех наиболее, интенсивных пиков. Затем на дифрактограмме находят остальные пики предполагаемой фазы. Идентификация не может быть осуществлена описанными методами, если фазы-твердые растворы переменного состава. Минимальное количество фазы в смеси, которое дает достаточное число дифракционных пиков для ее надежного определения, зависит от природы фазы, состава смесей, условий съемки и других факторов и колеблется в широких пределах-от 0,1 до 10%, Качественный РФА может быть осуществлен автомата-чески при съемке образцов в рентгеновском дифрактометре, управляемом ЭВМ, в память которой введены данные картотеки.

Количественный РФА- смеси основан на зависимости отношения интенсивностей Iт/Iп, дифракционных пиков двух фаз т и п от отношения массовых концентраций Ст/Сп этих фаз. В случае двухфазных смесей с концентрациями фаз С₁, и С₂ и при наличии одной из фаз, например 1, в чистом виде (внеш. стандарт) применяется так называемый метод внешнего стандарта.

Используют и так называемый метод внутреннего стандарта. В этом методе в состав анализируемой смеси вводят новую фазу (внутренний стандарт): Тогда Im/Ic = а Ст, где - Im/Ic интенсивности дифракц. пиков фазы m и стандартной фазы соответственно, а-постоянный коэффициент. Применяя метод внутреннего стандарта, в образце с п фазами можно определить концентрацию всех фаз. Погрешность в количеств, определении фазы составляй 2%.

Для определения использовали метод Дебая-Шерера (метод порошка). Условия съемки: /2-сканирование; вращение держателя – 1 обсек^-1; материал анода – медь; диапазон съемки – 5-55⁰/2; шаг – 0,05⁰, экспозиция на шаге – 2 секунды; напряжение и ток анода – 40 кВ и 30мА, соответственно. Рентгенограммы идентифицировали по известным дифракционным данным. Относительная степень кристалличности (ОСК) была рассчитана как отношение сумм площадей пиков исследуемого образца к сумме площадей пиков исходного образца, степень кристалличности которого принята за 100 %. Решеточный модуль цеолитов вычисляли по уравнению Брека-Фланеген (формула 5), исходя из рассчитанных параметров элементарной ячейки:

M=2*(192-n_Al)/ n_Al (5)

где: n_Al = 115,2*(а_х – 24,191); а_х – параметр ячейки, Å.