流動(dòng)注射法在線測(cè)定氨性廢水中的鎳

1、氫氧化鎳生產(chǎn)工藝中的廢水在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目完成單位：國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心項(xiàng)目完成人：李繼東 王長(zhǎng)華 鄭永章 伍 星摘 要 在過(guò)硫酸銨存在下，丁二酮肟與氨性水溶液中微量鎳生成可溶性酒紅色絡(luò)合物。據(jù)此采用反相流動(dòng)注射光度分析法，在最大吸收波長(zhǎng)420nm處進(jìn)行在線比色測(cè)定，采樣頻率60次/h.建立了在線測(cè)定氨性廢水中鎳的方法。方法測(cè)定下限為0.04µg/mL，RSD小于1，加標(biāo)回收在95105。關(guān)鍵詞 反相流動(dòng)注射；光度法；在線分析；鎳氫氧化鎳是生產(chǎn)鎳氫電池的主要原料之一。目前氫氧化鎳生產(chǎn)企業(yè)排放的廢水中鎳含量很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)排放的廢水對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。微量鎳的測(cè)定方法

2、很多，如原子吸收法1、發(fā)射光譜法2、分光光度法3等，其中分光光度法中采用丁二酮肟作為顯色劑的較多5,6 。目前大多數(shù)廠家仍沿用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室分析，分析速度慢，不能及時(shí)控制廢水處理過(guò)程，從而使含鎳廢水超標(biāo)排放。隨著工業(yè)向連續(xù)化、自動(dòng)化方向發(fā)展，在廢水治理現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)、及時(shí)提供分析結(jié)果的在線分析越來(lái)越顯得迫切需要。本文對(duì)經(jīng)治理排放的工業(yè)含鎳氨性廢水的在線分析進(jìn)行深入研究，在過(guò)硫酸銨存在下，丁二酮肟與氨性水溶液中微量鎳生成可溶性酒紅色絡(luò)合物。據(jù)此通過(guò)反相流動(dòng)注射分光光度法對(duì)鎳含量進(jìn)行測(cè)定，建立了在線測(cè)定氨性廢水中微量鎳的方法,方法能滿足工業(yè)生產(chǎn)中快速分析的需要 。1. 實(shí)驗(yàn)部分1.1儀器與試劑LH-2型氫

3、化物發(fā)生器（北京有色金屬研究總院），在分析過(guò)程中，閥的切換由單片機(jī)控制完成；722型分光光度計(jì)，配有18uL流通比色皿（上海第三分析儀器廠）；TU-1800SPC紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；WFX-1原子吸收分光光度計(jì)（北京第二光學(xué)儀器廠）Ni標(biāo)準(zhǔn)溶液：100µg/mL，使用時(shí)逐級(jí)稀釋；丁二酮肟乙醇溶液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%；過(guò)硫酸銨溶液：質(zhì)量分?jǐn)?shù)10；氨水：體積分?jǐn)?shù)50。所用試劑均為分析純，水為二次去離子水。1.2實(shí)驗(yàn)方法圖1. 流動(dòng)注射流路圖a-丁二酮肟溶液；b-樣品溶液；c-過(guò)硫酸銨溶液；P1,P2-蠕動(dòng)泵；V-閥；T-三通；R-反應(yīng)盤管；D-722型分光光度計(jì)

4、；W-廢液按圖1所示流路。流路中閥V處于待機(jī)狀態(tài)，顯色劑丁二酮肟通過(guò)蠕動(dòng)泵P1返回至試劑瓶。樣品分析時(shí)單片機(jī)對(duì)顯色劑閥自動(dòng)切換，顯色劑根據(jù)設(shè)定閥的切換時(shí)間定量加入至流路中。蠕動(dòng)泵P2把樣品和過(guò)硫酸銨溶液連續(xù)送入流路，通過(guò)三通與顯色劑混合后在反應(yīng)盤管中充分反應(yīng)，生成的有色絡(luò)合物進(jìn)入配有18µL流通比色皿的分光光度計(jì)中測(cè)定，讀取最大吸光度值進(jìn)行計(jì)算。采樣頻率為60次/min。2.結(jié)果與討論圖2. 吸收光譜 1絡(luò)合物吸收譜線 2試劑空白吸收譜線2.1吸收光譜按實(shí)驗(yàn)方法顯色，在TU-1800SPC紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上掃描譜圖，繪制吸收光譜曲線。由下圖可知，丁二酮肟與鎳生成的有色絡(luò)合物在440

5、nm和540nm處有兩個(gè)吸收峰，最大吸收峰在440nm處，試劑空白在380580之間無(wú)吸收峰。本文選擇測(cè)定波長(zhǎng)為440nm。2.2顯色劑濃度的選擇按照實(shí)驗(yàn)方法，在顯色劑流速為1.7mL條件下，試驗(yàn)了丁二酮肟質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01，0.02，0.03，0.04和0.05五種濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，隨著顯色劑濃度的增大，吸光度隨之增加，但濃度超過(guò)0.03以后顯色劑開(kāi)始飽和，吸光值不再增加，本實(shí)驗(yàn)選定質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03作為顯色條件。 圖3 顯色劑濃度的選擇2.3顯色劑加入時(shí)間的選擇試驗(yàn)了加入時(shí)間為1s，2s,3s，4s和5s五種加入時(shí)間，隨著加入時(shí)間的增加，由圖4可知，吸光度值也隨之增大；當(dāng)加入時(shí)間超

6、過(guò)3s后吸光度值趨于平穩(wěn)。本實(shí)驗(yàn)選定顯色劑加入時(shí)間為3s。 圖4 顯色劑加入時(shí)間的選擇2.4過(guò)硫酸銨濃度的選擇在流速為1.3mL/min條件下，試驗(yàn)了過(guò)硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5，1.0，1.5,2.0%,3.0% 和4.0%五種濃度。由圖5吸光度值變化趨勢(shì)可知，隨著濃度增大，絡(luò)和物吸光度隨之增加，在濃度介于1.02.0間吸光度值達(dá)最大且數(shù)據(jù)平穩(wěn)，濃度超過(guò)2.0后吸光度值開(kāi)始下降。綜合考慮，選定過(guò)硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 圖5 過(guò)硫酸銨質(zhì)量濃度的選擇2.5氨水濃度的選擇試驗(yàn)了樣品溶液中氨水體積分?jǐn)?shù)為1，5，10，20，30五種濃度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，隨著氨水濃度的增加，濃度在120之間吸光度值基

7、本沒(méi)有改變。當(dāng)濃度超過(guò)20后，吸光度值開(kāi)始下降,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。氫氧化鎳生產(chǎn)企業(yè)排放廢水中氨水體積分?jǐn)?shù)一般介于15之間，因此，本實(shí)驗(yàn)條件完全滿足分析要求。2.6反應(yīng)盤管長(zhǎng)度的選擇在選定實(shí)驗(yàn)條件下，試驗(yàn)了1m，1.5m，2.0m，2.5m和3.5m五種長(zhǎng)度。隨著反應(yīng)盤管長(zhǎng)度的增加，顯色反應(yīng)進(jìn)行的越完全，吸光度值也不斷增加，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。當(dāng)盤管長(zhǎng)度為2m時(shí)，吸光度值趨于穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)選定反應(yīng)盤管長(zhǎng)度為2m。 圖6 反應(yīng)盤管長(zhǎng)度的選擇2.7 共存離子的影響 對(duì)于1µg/mL的Ni2+，加入不同量的共存離子，按實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定吸光度，誤差不超過(guò)±5視為不干擾。干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，下列離子存

8、在量為100µg/mL時(shí)無(wú)干擾：Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cu2+，Mg2+,Ca2+,NO3-，SO42-,PO43-,NH4+； Co2+存在量不能超過(guò)5µg/mL。在氫氧化鎳生產(chǎn)企業(yè)排放廢水中Zn2+含量約5µg/mL，Co2含量小于1µg/mL,這些共存離子濃度均小于實(shí)驗(yàn)值，不影響測(cè)定。但主成份Na2SO4質(zhì)量含量達(dá)10%，對(duì)鎳吸光度產(chǎn)生約20%的副干擾，標(biāo)準(zhǔn)溶液以Na2SO4進(jìn)行基體匹配能很好的解決該問(wèn)題 。2.8 方法測(cè)定下限模擬配置廢水排放液11份，其中Ni2+濃度為0.1µg/mL，在選定條件下進(jìn)行測(cè)定，以10統(tǒng)計(jì)測(cè)定下限，方法測(cè)定下限為0.04µg/mL。2.9 樣品測(cè)定及加標(biāo)回收取氫氧化鎳生產(chǎn)企業(yè)排放的廢水試樣，按本實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定8次，與原子吸收測(cè)定值比較。加入鎳標(biāo)準(zhǔn)試液1.0µg/mL進(jìn)行回收，并進(jìn)行精密度統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表1。 表1 樣品測(cè)定及加標(biāo)回收試樣序號(hào)本法測(cè)定平值/(µg/mL)原子吸收法/(µg/mL)加標(biāo)量/(µg/ml)回收率/RSD(n=8)/% 11.121.081.0951020.8822.322.361.0 981050.79參考文獻(xiàn)1. 陳樹(shù)榆，伍榮護(hù)，林淑欽.光譜學(xué)與光譜分析，1999