工業(yè)污泥中銅含量的測定-

1、 收稿日期:2009-08-19作者簡介:黃文芳(1981-,女,助理工程師,2007年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學,從事危險廢物綜合利用產(chǎn)品、質(zhì)量檢驗及其處置環(huán)境檢測方法試驗研究工作。文章編號:1002-1124(200910-0017-03Sum 169No.10化學工程師ChemicalEngineer2009年第10期純銅具有非常好的導電性能,在所有金屬中僅次于銀,而且銅的價格比銀便宜很多,因此,銅成了現(xiàn)代電子工業(yè)、印制線路及電氣工業(yè)中不可缺少的重要材料。銅金屬在地殼中的平均含量約為0.01%,是十分寶貴的金屬資源。特定工業(yè)污泥中銅的含量較高,具有很高的回收利用價值。因此,準確測定工業(yè)污泥中的銅

2、金屬含量具有重要意義。通常工業(yè)污泥物質(zhì)組成復雜,除了含有Cu 、Ni等電鍍金屬外,可能還有含廢水處理過程添加的Na 2S 、石灰等化學藥劑及大量的水分和一些有機大分子絮凝劑,性質(zhì)復雜,必須采集到代表性樣品和制備均勻性樣品才能獲得準確可靠的分析結(jié)果。工業(yè)固體廢物采樣制樣技術規(guī)范1中提出的采樣方法有簡單隨機采樣法等5種。選擇不同的樣品采樣、制樣方法產(chǎn)生的誤差是不同的,選擇不當?shù)娜?、制樣方法帶來的誤差是分析誤差的幾倍甚至幾十倍。因此,在分析高附加值樣品時,該技術規(guī)范缺乏可操作性。本文介紹了含銅工業(yè)污泥中樣品采集、制備及樣品預處理的方法步驟以及不經(jīng)分離,直接用ICP-AES 和快速碘量法測定工業(yè)污泥

3、中銅含量的分析方法。經(jīng)兩種實驗方法分析結(jié)果的對比及加標回收試驗,證明該方法簡便、快速,精密度好、準確度較高。1實驗部分1.1主要儀器和工作條件VISTA-M PX 型全譜直讀ICP-AES (美國瓦里安公司,CCD 檢測器,中階梯光柵,波長范圍175850nm ,垂直炬管,Sturman-M asters 霧化室,V-groove 霧化器。ICP-AES 工作條件:頻率40.68M Hz ;功率1.10kW ;積分方式6s ;冷卻氣流量15L ·min -1;載氣流量0.50L ·min -1;輔助氣流量1.5L ·min -1;蠕動泵轉(zhuǎn)速15r ·mi

4、n -1;觀測高度7mm ;分析線:Cu :224.700nm 。1.2標準溶液與試劑ICP-AES 使用標準溶液Cu 標準儲備液購自國家標準物質(zhì)中心,濃度為1000g ·mL -1,HNO 3介質(zhì);Na 2S 2O 3標準溶液(約0.2mol ·L -1稱取硫代硫酸鈉(Na 2S 2O 3·5H 2O 52.0g ,溶于1000mL 水中,緩緩煮沸10min ,冷卻。放置兩周后過濾用基準K 2Cr 2O 4進行標定。每次使用時標準溶液稀釋為0.02mol ·L -1。標定:稱取0.3g 于120烘至恒重的基準K 2Cr 2O 4,工業(yè)污泥中銅含量的測定

5、黃文芳,劉濤,彭義華,張優(yōu)珍(深圳市危險廢物處理站,廣東深圳518049摘要:本文介紹了用ICP-AES 和快速碘量法測定工業(yè)污泥中銅含量的分析測試技術,經(jīng)兩種實驗方法分析結(jié)果的對比及加標回收試驗,證明方法簡便、快速,精密度好、準確度較高。關鍵詞:ICP-AES ;快速碘量法;工業(yè)污泥;銅中圖分類號:0657.31文獻標識碼:ADetermination of the copper in industrial sludgeHUANG Wen -fang ,LIU Tao ,PENG Yi -hua ,ZHANG You-zhen(Shenzhen Hazardous Waste Treatme

6、nt Station,Shenzhen 518049,ChinaAbstract:The ICP-AES and fast iodimetry were introduced to analyze the copper in the industry sludge.Af -ter the comparison between the analyses results and the standard recovery test,the two methods indicate dsimple and fast and good precision and high order of accur

7、acy.Key words:ICP-AES ;fast iodimetry ;industrial sludge ;copper稱準至0.0001g。置于碘量瓶中,溶于25mL水,加3g KI及20mL H2SO4溶液(20%,搖勻,于暗處放置10min。加150mL水,用配制好的Na2S2O3溶液(0.2 mol·L-1滴定。近終點時加3mL淀粉指示液(10 g·L-1,繼續(xù)滴定至溶液由藍色變?yōu)榱辆G色。記錄滴定終點為V1,同時作空白試驗,記為V0。C Na2S2O3=m(V1-V×0.04903淀粉指示液:10g·L-1(使用期為2周;分析用水為去離子

8、水(符合實驗室三級水。1.3樣品采集與制備用內(nèi)徑不小于18mm的取樣探針對檢驗批中的料袋全數(shù)取樣。每袋用取樣探針從袋口沿任一對角線方向插入袋底釬取份樣,份樣匯總大樣不少于2kg。1.4樣品預處理與銅的測定方法3 3mL,置于電爐上加熱溶解試樣至溶液約5mL,取下稍冷,加入水至約40mL,置于電爐上微熱溶解鹽類,取下卻冷至室溫。將試液移入250mL容量瓶中,以純水稀釋至刻度,搖勻。靜置過夜。用單標線移液管取上清液10.00于測100mL容量瓶中,加入HNO3 2mL,以水稀釋至刻度,搖勻。直接用ICP-AES測定。測定范圍:0.05%50.00%(干基。品,加入H2SO4(1+15mL,加入濃H

9、NO3約15mL放入低溫電熱板微熱使試樣溶解完全,并趕盡氮化物,繼續(xù)加熱至冒大量SO3白煙(溶液少時注意防止蹦跳,取下冷卻,用少許水吹洗杯壁,加水約50mL,加少許(約0.3g尿素煮沸23min,取下冷卻,加水至約50mL,用氨水(1+1調(diào)至有混濁沉淀出現(xiàn),并出現(xiàn)藍色,加氟化氫銨12g,搖勻,使沉淀完全溶解,加KI2g,搖勻,立即用Na2S2O3標準溶液滴定至淡黃色,加淀粉指示液2.5mL,繼續(xù)滴定至淺藍色,加硫氰酸鉀0.5g,搖勻,在充分搖動下滴定至藍色恰好消失為終點。測定范圍:0.05% 50.00%(干基。干基Cu%=CNa2S2O3×V×0.06355m×

10、100%2結(jié)果與討論2.1本實驗中ICP原子發(fā)射光譜干擾影響ICP光譜分析中主要的干擾因素包括物理干擾,光譜干擾,電離干擾與基體效應干擾。物理因素干擾:由于ICP光譜分析的試樣為溶液狀態(tài),因此,溶液的粘度、比重及表面張力等均對霧化過程、霧滴粒徑、氣溶膠的傳輸以及溶劑的蒸發(fā)等都有影響,而粘度又與溶液的組成,酸的濃度和種類及溫度等因素相關。本實驗樣品稱取量約為0.5g,混酸消解后定容到250mL,并稀釋5倍后作為測試溶液,此時測試溶液樣品物質(zhì)中各種元素濃度均小于200mg·L-1,同時樣品處理后嚴格控制與標準系列等濃度的硝酸濃度(2%,確保與標準測試溶液的粘度接近,并且在同一環(huán)境條件下對

11、樣品與標準同時測定,這些措施有效地消除了本實驗銅含量ICP測定中的物理因素干擾。光譜干擾:由于ICP激發(fā)能力很強,幾乎每一種存在于ICP中或引入ICP中的物質(zhì)都會發(fā)射出相當豐富的譜線,因此,光譜干擾是ICP干擾最關注的問題。光譜干擾又主要分為兩類,一類是譜線重疊干擾,另一類是背景干擾。在本實驗中銅元素的分析譜線選擇時避開有譜線重疊干擾的分析線,背景干擾采用與標準測試溶液相近的基體加以控制,同時儀器本身會對背景強度加以扣除后計算凈強度。電離干擾與基體效應干擾:對于垂直觀察ICP 光源,通過適當?shù)剡x擇等離子體的參數(shù),可使電離干擾抑制到最小的程度,本實驗儀器參數(shù)已經(jīng)過最優(yōu)化處理。本實驗樣品污泥溶樣后

12、主要存在Na、K、Ca等易電離的元素,但由上述測算結(jié)果可知稀釋的18黃文芳等:工業(yè)污泥中銅含量的測定2009年第10期測試樣品溶液中各種元素濃度均小于200mg·L-1,而一般鹽含量在1000mg·L-1左右時才需要考慮基體效應影響。綜上討論得知:本實驗在采用ICP測定污泥中銅含量時對于干擾測定的影響因素均得到較好的消除,保證結(jié)果的準確性。2.2快速碘量法干擾的消除碘量法是測定銅的經(jīng)典方法,基于KI將Cu(II還原至Cu(I的反應,并析出與銅等當量的I2,以淀粉作指示劑,用Na2S2O3標準溶液滴定,反應式為: 2Cu2+4I-Cu2I2+I2I2+2Na2S2O32NaI

13、+Na2S4O6工業(yè)污泥的組份比較復雜,可能有含廢水處理過程添加FeCl3、聚合AlCl3、NaOH和石灰等化學藥劑,氧化劑(如Fe3+可使KI析出游離I2,對測定有干擾。可加入氟化氫銨隱蔽,同時氟化氫銨是一種酸堿緩沖劑,能控制溶液的pH值在3.04.0之間,防止銅鹽的水解。需要注意當酸度過低時(pH值小于2終點容易反色,反之酸度過高時,I-被空氣氧化為I2,使結(jié)果偏高。2Fe3+2I-2Fe3+I2由于CuI沉淀表面吸附少量的I2使測定結(jié)果偏低,因此,在滴定近終點時加入適量的KSCN,使CuI轉(zhuǎn)化為溶度積更小的,很少吸附I2的CuSCN沉淀。CuI+SCN-CuSCN+I-使CuI沉淀吸附的

14、I2被釋放出來,再繼續(xù)用Na2S2O3標準溶液滴定到終點。需要注意的是KSCN 要在接近終點時加入,否則SCN-會還原大量存在的I2,使測定結(jié)果偏低。6Cu2+7SCN-+4H2O3Cu2(SCN2+SO42-+CN-+8H+ 2.3精密度和加標回收試驗同時對C交090243樣品用ICP-AES和快速碘量法進行原樣與加標樣進行測試,ICP-AES回收率的平行結(jié)果為101.6%和100.5%,碘量法回收率的平行結(jié)果為101.1%和98.03%,結(jié)果證明方法具有較好的準確性。見表1。表1二種方法的樣品加標回收率對比情況Tab.1Comparison of sample recovery of tw

15、o methods注:該實驗所取樣品均為C交090243。2.4樣品分析與結(jié)果表述分析結(jié)果以濕基樣品報出。待測元素分析結(jié)果(濕基%=(1-水分%×待測元素分析結(jié)果(干基%。分析結(jié)果見表2。表2二種方法樣品分析結(jié)果對比Tab.2Comparison of results analysis of two methods經(jīng)t檢驗,ICP-AES和碘量法兩組分析結(jié)果無顯著性差異。3結(jié)論碘量法分析比較簡單,結(jié)果準確可靠,但對于分析批量大的情況分析周期較長。光譜法用于高含量分析時,由于噪音、共存物的干擾、氣體流量變化等諸多因素對漂移和工作曲線都有影響,用該方法的前提是儀器要相當穩(wěn)定,否則讀數(shù)漂移

16、會造成不可忽視的分析誤差。光譜法分析法較快速,所用試劑較少,靈敏度高,而且可以實現(xiàn)多元素同時分析的特點,但儀器購置費及運行費較高。經(jīng)兩種實驗方法分析結(jié)果的對比及加標回收實驗,證明兩種方法具有相當?shù)臏蚀_性與可操作性。基于不同的實際情況可選用適合的分析方法。參考文獻1武漢大學.分析化學(第二版M.北京:高等教育出版社,1987.385-388.2巖石礦物分析編寫組.巖石礦物分析(第三版第一分冊M.地質(zhì)出版社,1991.409.方法碘量法碘量法ICP-AESICP-AES樣品取樣量/g0.15160.15630.50590.5018加標前結(jié)果/%(濕基3.533.643.613.75標準加入值/mg7.167.169.559.55加標后結(jié)果/%(濕基8.308.135.535.66加標回收率/%101.1098.03101.6100.5黃文芳等:工業(yè)污泥中銅含量的測定2009年第10期19樣品編號C交090215 C交090230 C交090216 C交0902