(57)【要約】【課題】試料が希土類化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物の単体あるいはこれらの複合体からなる場合、チタンを分離する方法としては、水酸化物分離法やイオン交換分離法、溶媒抽出法が挙げられるが、水酸化物分離法やイオン交換分離法では、アルミニウムがチタンと同様の挙動を示すためその分離が困難であり、さらに溶媒抽出法では、ＳＦＮ中のチタンの定量方法と同様に作業が煩雑であり時間がかかるといった問題がある。従って、チタンを容易に分離してチタン濃度を測定する方法を提供する。【解決手段】希土類化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物の単体あるいはこれらの複合体からなる試料を酸で分解した後、溶液中にジルコニウム溶液およびリン酸水素イオンを含む溶液を添加してチタンおよびジルコニウムのリン酸塩の沈殿を生成せしめた後、分離した沈殿物を酸で分解することによって得られた溶液中のチタン濃度を測定する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物の単体あるいはこれらの複合体からなる試料を酸で分解した後、溶液中にジルコニウム溶液およびリン酸水素イオンを含む溶液を添加してチタンおよびジルコニウムのリン酸塩の沈殿を生成せしめた後、分離した沈殿物を酸で分解することによって得られた溶液中のチタン濃度を測定することを特徴とするチタンの定量方法。
【請求項２】
リン酸水素イオンを含む溶液が、リン酸水素ニナトリウム、リン酸水素ニカリウムあるいはリン酸水素ニアンモニウムからなる溶液であることを特徴とする請求項１記載のチタンの定量方法。
【請求項３】
チタンおよびジルコニウムのリン酸塩を生成させる際の溶液中の酸濃度が、塩酸および硫酸濃度が０．５Ｎ以下であり、硝酸濃度が８Ｎ以上であることを特徴とする請求項１記載のチタンの定量方法。
【請求項４】
試料がサマリウム、鉄および窒素からなる化合物であることを特徴とする請求項１記載のチタンの定量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希土類化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物の単体あるいはこれらの複合体からなる試料中のチタン濃度を、主成分元素から容易に分離しかつ高感度に定量する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希土類化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物の単体あるいはこれらの複合体からなる試料中のチタンを定量する際、主成分元素がもたらす影響によってその定量が困難となる場合が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、試料が希土類元素であるサマリウムと鉄および窒素からなるサマリウム鉄窒素化合物（以下、ＳＦＮという）である場合、試料を酸で分解して得られた溶液中のチタン濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析法（以下、ＩＣＰ−ＡＥＳ法という）によって測定すると、主成分元素であるサマリウムの分光干渉によってチタン濃度の測定が困難となる。
【０００４】
また、チタンと過酸化水素水の呈色反応を利用した吸光光度法では（非特許文献１）、主成分元素である鉄が分光干渉をもたらしチタン濃度の測定が困難となる。このような場合、サマリウムおよび鉄からチタンを分離する必要があるが、その分離は困難である。例えば、チタンを水酸化物として分離する水酸化物分離法では、サマリウムおよび鉄も水酸化物を生成し分離ができない。
【０００５】
また、イオン交換分離法では、イオン交換樹脂に対してサマリウムや鉄がチタンと同様の挙動を示すため分離が困難である。溶媒抽出法では、試料を酸で分解して得られた溶液にチオシアン酸塩とトリオクチルホスフィンオキシドを加えてシクロヘキサンで抽出する方法があるが、（非特許文献１）その作業は極めて煩雑であり時間がかかるといった問題があった。
【０００６】
一方、試料がアルミニウム化合物からなるものである場合は、分光干渉の影響が認められないため、試料中に含まれるチタン濃度が１０μｇ／ｇ以上であれば容易にＩＣＰ−ＡＥＳ法や吸光光度法で定量できる。しかし、チタン濃度が１０μｇ／ｇ以下と微量であった場合は、測定装置の感度が不十分であるため、主成分元素であるアルミニウムからチタンを分離し濃縮してから測定する必要がある。
【０００７】
チタンを分離する方法としては、水酸化物分離法やイオン交換分離法、溶媒抽出法が挙げられるが、水酸化物分離法やイオン交換分離法では、アルミニウムがチタンと同様の挙動を示すためその分離が困難であり、さらに溶媒抽出法では、ＳＦＮ中のチタンの定量方法と同様に作業が煩雑であり時間がかかるといった問題があつた。
【０００８】
【非特許文献１】
日本分析化学会編：“分析化学便覧改訂５版”，Ｐ．２１６（２００１），（丸善）．
【０００９】
このような現状に鑑み、本発明は、希土類化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物の単体あるいはこれらの複合体からなる試料中のチタンを、主成分元素から容易に分離しかつ高感度に定量する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決する本発明は、試料を酸で分解した後、溶液中の塩酸および硫酸濃度を０．５Ｎ以下、硝酸濃度を８Ｎ以上になるように調製し、ジルコニウム溶液およびリン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウムあるいはリン酸水素二アンモニウムからなるリン酸水素イオンを含む溶液を添加してチタンおよびジルコニウムのリン酸水素塩の沈殿を生成せしめた後、分離した沈殿物を酸で分解することによって得られた溶液中のチタン濃度を測定することを特徴とするチタンの定量方法である。
【００１１】
【発明に実施の形態】
本発明者らは、ある酸濃度の条件下では、チタンがリン酸水素イオンと反応して難溶性のリン酸水素チタンを生成し、さらにその沈殿は、適量のジルコニウムを添加するとリン酸水素ジルコニウムの沈殿とともに定量的に共沈することを見出し本発明に至った。
【００１２】
本発明によるチタンの定量方法をより詳細に述べると以下のようになる。
試料をガラスビーカーに秤量した後、塩酸や硝酸を加えて加熱し分解する。この際、試料中に有機物が含まれる場合や、試料が塩酸および硝酸で分解が困難な場合は、上述の酸の他に硫酸を加えて分解しても問題ない。
【００１３】
冷却後、溶液を全量フラスコに移し入れるが、この際、溶液中の硝酸濃度が５Ｎ以上になるように硝酸を添加して調整する。さらに、塩酸および硫酸濃度は０．５Ｎ以下になるように水あるいは硝酸を加えて希釈する。希釈によって塩酸および硫酸の濃度を０．５Ｎ以下に調整することが困難な場合は、分解に用いる酸の量を減らして調整すればよい。塩酸および硫酸濃度が高い場合、チタンおよびジルコニウムの沈殿の生成が不十分となるため、酸濃度の調整は厳密に行う必要がある。
【００１４】
次に、酸濃度を調整した溶液の全量あるいは一定量を分取し、さらに硝酸を８Ｎ以上、ジルコニウム濃度を約０．２ｇ／ｌおよびリン酸水素イオン濃度を約７ｇ／ｌなるように硝酸、ジルコニウム溶液およびリン酸水素イオンを含む溶液を順じ加えて、溶液量を一定の容量に合わせる。この際、硝酸濃度が８Ｎ以下ではチタンおよびジルコニウムの沈殿生成が不十分となるので注意が必要である。１５分間放置後、生成した沈殿を遠心分離器で分離した後、得られた沈殿物に少量の弗化水素酸と硝酸を加えて沈殿を溶解し、水を加えて溶液量を一定の容量にして試料溶液とする。
【００１５】
以上の方法で得られた試料溶液中のチタン濃度を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置、誘導結合プラズマ質量分析装置あるいは原子吸光装置を用いて測定する。
【００１６】
【実施例】
本発明により、ＳＦＮ、硝酸アルミニウム、酸化ランタン、金属鉄およびＳＦＮにアルミニウム化合物を添加した試料中のチタンの定量を行った。以下、実施例に基づき本発明を説明する。
【００１７】
（実施例１）
ＳＦＮからなる試料Ａの０．２ｇを１００ｍｌガラスビーカーに秤取り、水５ｍｌ、１８Ｎ硫酸２．５ｍｌおよび１４Ｎ硝酸５ｍｌを加えて加熱した。冷却後、さらに水１０ｍｌ、１２Ｎ塩酸４ｍｌおよび１４Ｎ硝酸４０ｍｌを加えて加熱して試料を完全に分解した。冷却後、溶液を１００ｍｌの全量フラスコに移し入れ、水を加えて標線に合わせた。
【００１８】
次に、調製した溶液の５ｍｌを１０ｍｌポリエチレン容器に分取し、１４Ｎ硝酸３．５ｍｌ、１０ｇ／ｌジルコニウム溶液０．２ｍｌおよび１００ｇ／ｌリン酸水素二ナトリウム溶液１ｍｌを加え、さらに水を加えて全容量を１０ｍｌに合わせた。１５分間放置後、遠心分離器を用いて沈殿を分離後、得られた沈殿物に２７Ｎ弗化水素酸０．１ｍｌおよび１４Ｎ硝酸１ｍｌを加えて分解後、さらに水を加えて全容量１０ｍｌとしこれを試料溶液とした。
【００１９】
この試料溶液中のチタン濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ法で測定した結果、試料Ａに含まれるチタン濃度は５２μｇ／ｇであった。なお、以上の操作によって主成分元素であるサマリウムは９９％、鉄は９７％分離されていた。
【００２０】
（実施例２）
リン酸水素二ナトリウムの代わりにリン酸二カリウムを用いた以外は、実施例１と同様にしてＳＦＮ中のチタンの定量を行った。得られた結果は実施例１と同様であった。
【００２１】
（実施例３）
リン酸水素二ナトリウムの代わりにリン酸水素二アンモニウムを用いた以外は、実施例１と同様にしてＳＦＮ中のチタンの定量を行った。得られた結果は実施例１と同様であった。
【００２２】
（実施例４）
硝酸アルミニウムからなる試料Ｂの１．０ｇを１００ｍｌガラスビーカーに秤取り、水５ｍｌ、１８Ｎ硫酸２．５ｍｌおよび１４Ｎ硝酸５ｍｌを加えて加熱して試料を完全に分解した。冷却後、得られた溶液を１００ｍｌ遠沈管へ移し入れた後、１４Ｎ硝酸６０ｍｌ、１０ｇ／ｌジルコニウム溶液２ｍｌおよび１００ｇ／ｌリン酸水素二ナトリウム溶液１０ｍｌを加え、さらに水を加えて全容量を１００ｍｌに合わせた。
【００２３】
１５分間放置後、遠心分離器を用いて沈殿を分離後、得られた沈殿物に２７Ｎ弗化水素酸０．２ｍｌおよび１４Ｎ硝酸１ｍｌを加えて分解後、さらに水を加えて全容量１０ｍｌとしこれを試料溶液とした。この試料溶液中のチタン濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ法で測定した結果、試料Ｂに含まれるチタン濃度は１．２μｇ／ｇであった。なお、以上の操作によって主成分元素であるアルミニウムは９９％分離されていた。
【００２４】
（実施例５）
酸化ランタンからなる試料Ｃの１．０ｇを１００ｍｌガラスビーカーに秤取り、水２０ｍｌおよび１４Ｎ硝酸２０ｍｌを加えて加熱して試料を完全に分解した。冷却後、得られた溶液を１００ｍｌ遠沈管へ移し入れた後、１４Ｎ硝酸４５ｍｌ、１０ｇ／ｌジルコニウム溶液２ｍｌおよび１００ｇ／ｌリン酸水素二ナトリウム溶液１０ｍｌを加え、さらに水を加えて全容量を１００ｍｌに合わせた。
【００２５】
１５分間放置後、遠心分離器を用いて沈殿を分離後、得られた沈殿物に２７Ｎ弗化水素酸０．２ｍｌおよび１４Ｎ硝酸１ｍｌを加えて分解後、さらに水を加えて全容量１０ｍｌとしこれを試料溶液とした。この試料溶液中のチタン濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ法で測定した結果、試料Ｃに含まれるチタン濃度は３．８μｇ／ｇであった。なお、以上の操作によって主成分元素である希土類元素ランタンは９９％分離されていた。
【００２６】
（実施例６）
金属鉄からなる試料Ｄの１．０ｇを１００ｍｌガラスビーカーに秤取り、水２０ｍｌおよび１４Ｎ硝酸２０ｍｌを加えて加熱して試料を完全に分解した。冷却後、得られた溶液を１００ｍｌ遠沈管へ移し入れた後、１４Ｎ硝酸４５ｍｌ、１０ｇ／ｌジルコニウム溶液２ｍｌおよび１００ｇ／ｌリン酸水素二ナトリウム溶液１０ｍｌを加え、さらに水を加えて全容量を１００ｍｌに合わせた。
【００２７】
１５分間放置後、遠心分離器を用いて沈殿を分離後、得られた沈殿物に２７Ｎ弗化水素酸０．２ｍｌおよび１４Ｎ硝酸１ｍｌを加えて分解後、さらに水を加えて全容量１０ｍｌとしこれを試料溶液とした。この試料溶液中のチタン濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ法で測定した結果、試料Ｃに含まれるチタン濃度は１．５μｇ／ｇであった。なお、以上の操作によって主成分元素である鉄は９７％分離されていた。
【００２８】
（実施例７）
ＳＦＮとアルミニウム化合物からなる試料Ｅの０．２ｇを１００ｍｌガラスビーカーに秤取り、水５ｍｌおよび１８硫酸５ｍｌおよび１４Ｎ硝酸５ｍｌを加えて加熱した。冷却後、さらに水１０ｍｌ、１２Ｎ塩酸４ｍｌおよび１４Ｎ硝酸４０ｍｌを加えて加熱して試料を完全に分解した。冷却後、溶液を１００ｍｌの全量フラスコに移し入れ、水を加えて標線に合わせた。次に、調製した溶液の５ｍｌを１０ｍｌのポリエチレン容器に分取し、１４Ｎ硝酸３．５ｍｌ、１０ｇ／ｌジルコニウム溶液０．２ｍｌおよび１００ｇ／ｌリン酸水素二ナトリウム溶液１ｍｌを加え、さらに水を加えて全容量を１０ｍｌに合わせた。１５分間放置後、遠心分離器を用いて沈殿を分離後、得られた沈殿物に２７Ｎ弗化水素酸０．１ｍｌおよび１４Ｎ硝酸１ｍｌを加えて分解後、さらに水を加えて全容量１０ｍｌとし、これを試料溶液とした。
【００２９】
この試料溶液中のチタン濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ法で測定した結果、試料Ｅに含まれるチタン濃度は３８μｇ／ｇであった。なお、以上の操作によって主成分元素であるサマリウムは９９％、鉄は９７％、アルミニウムは９７％分離されていた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、希土類化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物の単体あるいはこれらの複合体からなる試料中の微量チタンを、煩雑な操作を行うことなく容易に主成分元素から分離でき、ＩＣＰ−ＡＥＳ法によって分光干渉の影響を受けることなく高感度に定量することができる。