工业污泥中铜含量的测定-

1、 收稿日期:2009-08-19作者简介:黄文芳(1981-,女,助理工程师,2007年毕业于合肥工业大学,从事危险废物综合利用产品、质量检验及其处置环境检测方法试验研究工作。文章编号:1002-1124(200910-0017-03Sum 169No.10化学工程师ChemicalEngineer2009年第10期纯铜具有非常好的导电性能,在所有金属中仅次于银,而且铜的价格比银便宜很多,因此,铜成了现代电子工业、印制线路及电气工业中不可缺少的重要材料。铜金属在地壳中的平均含量约为0.01%,是十分宝贵的金属资源。特定工业污泥中铜的含量较高,具有很高的回收利用价值。因此,准确测定工业污泥中的铜

2、金属含量具有重要意义。通常工业污泥物质组成复杂,除了含有Cu 、Ni等电镀金属外,可能还有含废水处理过程添加的Na 2S 、石灰等化学药剂及大量的水分和一些有机大分子絮凝剂,性质复杂,必须采集到代表性样品和制备均匀性样品才能获得准确可靠的分析结果。工业固体废物采样制样技术规范1中提出的采样方法有简单随机采样法等5种。选择不同的样品采样、制样方法产生的误差是不同的,选择不当的取样、制样方法带来的误差是分析误差的几倍甚至几十倍。因此,在分析高附加值样品时,该技术规范缺乏可操作性。本文介绍了含铜工业污泥中样品采集、制备及样品预处理的方法步骤以及不经分离,直接用ICP-AES 和快速碘量法测定工业污泥

3、中铜含量的分析方法。经两种实验方法分析结果的对比及加标回收试验,证明该方法简便、快速,精密度好、准确度较高。1实验部分1.1主要仪器和工作条件VISTA-M PX 型全谱直读ICP-AES (美国瓦里安公司,CCD 检测器,中阶梯光栅,波长范围175850nm ,垂直炬管,Sturman-M asters 雾化室,V-groove 雾化器。ICP-AES 工作条件:频率40.68M Hz ;功率1.10kW ;积分方式6s ;冷却气流量15L ·min -1;载气流量0.50L ·min -1;辅助气流量1.5L ·min -1;蠕动泵转速15r ·mi

4、n -1;观测高度7mm ;分析线:Cu :224.700nm 。1.2标准溶液与试剂ICP-AES 使用标准溶液Cu 标准储备液购自国家标准物质中心,浓度为1000g ·mL -1,HNO 3介质;Na 2S 2O 3标准溶液(约0.2mol ·L -1称取硫代硫酸钠(Na 2S 2O 3·5H 2O 52.0g ,溶于1000mL 水中,缓缓煮沸10min ,冷却。放置两周后过滤用基准K 2Cr 2O 4进行标定。每次使用时标准溶液稀释为0.02mol ·L -1。标定:称取0.3g 于120烘至恒重的基准K 2Cr 2O 4,工业污泥中铜含量的测定

5、黄文芳,刘涛,彭义华,张优珍(深圳市危险废物处理站,广东深圳518049摘要:本文介绍了用ICP-AES 和快速碘量法测定工业污泥中铜含量的分析测试技术,经两种实验方法分析结果的对比及加标回收试验,证明方法简便、快速,精密度好、准确度较高。关键词:ICP-AES ;快速碘量法;工业污泥;铜中图分类号:0657.31文献标识码: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称准至0.0001g。置于碘量瓶中,溶于25mL水,加3g KI及20mL H2SO4溶液(20%,摇匀,于暗处放置10min。加150mL水,用配制好的Na2S2O3溶液(0.2 mol·L-1滴定。近终点时加3mL淀粉指示液(10 g·L-1,继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。记录滴定终点为V1,同时作空白试验,记为V0。C Na2S2O3=m(V1-V×0.04903淀粉指示液:10g·L-1(使用期为2周;分析用水为去离子

8、水(符合实验室三级水。1.3样品采集与制备用内径不小于18mm的取样探针对检验批中的料袋全数取样。每袋用取样探针从袋口沿任一对角线方向插入袋底钎取份样,份样汇总大样不少于2kg。1.4样品预处理与铜的测定方法3 3mL,置于电炉上加热溶解试样至溶液约5mL,取下稍冷,加入水至约40mL,置于电炉上微热溶解盐类,取下却冷至室温。将试液移入250mL容量瓶中,以纯水稀释至刻度,摇匀。静置过夜。用单标线移液管取上清液10.00于测100mL容量瓶中,加入HNO3 2mL,以水稀释至刻度,摇匀。直接用ICP-AES测定。测定范围:0.05%50.00%(干基。品,加入H2SO4(1+15mL,加入浓H

9、NO3约15mL放入低温电热板微热使试样溶解完全,并赶尽氮化物,继续加热至冒大量SO3白烟(溶液少时注意防止蹦跳,取下冷却,用少许水吹洗杯壁,加水约50mL,加少许(约0.3g尿素煮沸23min,取下冷却,加水至约50mL,用氨水(1+1调至有混浊沉淀出现,并出现蓝色,加氟化氢铵12g,摇匀,使沉淀完全溶解,加KI2g,摇匀,立即用Na2S2O3标准溶液滴定至淡黄色,加淀粉指示液2.5mL,继续滴定至浅蓝色,加硫氰酸钾0.5g,摇匀,在充分摇动下滴定至蓝色恰好消失为终点。测定范围:0.05% 50.00%(干基。干基Cu%=CNa2S2O3×V×0.06355m×

10、100%2结果与讨论2.1本实验中ICP原子发射光谱干扰影响ICP光谱分析中主要的干扰因素包括物理干扰,光谱干扰,电离干扰与基体效应干扰。物理因素干扰:由于ICP光谱分析的试样为溶液状态,因此,溶液的粘度、比重及表面张力等均对雾化过程、雾滴粒径、气溶胶的传输以及溶剂的蒸发等都有影响,而粘度又与溶液的组成,酸的浓度和种类及温度等因素相关。本实验样品称取量约为0.5g,混酸消解后定容到250mL,并稀释5倍后作为测试溶液,此时测试溶液样品物质中各种元素浓度均小于200mg·L-1,同时样品处理后严格控制与标准系列等浓度的硝酸浓度(2%,确保与标准测试溶液的粘度接近,并且在同一环境条件下对

11、样品与标准同时测定,这些措施有效地消除了本实验铜含量ICP测定中的物理因素干扰。光谱干扰:由于ICP激发能力很强,几乎每一种存在于ICP中或引入ICP中的物质都会发射出相当丰富的谱线,因此,光谱干扰是ICP干扰最关注的问题。光谱干扰又主要分为两类,一类是谱线重叠干扰,另一类是背景干扰。在本实验中铜元素的分析谱线选择时避开有谱线重叠干扰的分析线,背景干扰采用与标准测试溶液相近的基体加以控制,同时仪器本身会对背景强度加以扣除后计算净强度。电离干扰与基体效应干扰:对于垂直观察ICP 光源,通过适当地选择等离子体的参数,可使电离干扰抑制到最小的程度,本实验仪器参数已经过最优化处理。本实验样品污泥溶样后

12、主要存在Na、K、Ca等易电离的元素,但由上述测算结果可知稀释的18黄文芳等:工业污泥中铜含量的测定2009年第10期测试样品溶液中各种元素浓度均小于200mg·L-1,而一般盐含量在1000mg·L-1左右时才需要考虑基体效应影响。综上讨论得知:本实验在采用ICP测定污泥中铜含量时对于干扰测定的影响因素均得到较好的消除,保证结果的准确性。2.2快速碘量法干扰的消除碘量法是测定铜的经典方法,基于KI将Cu(II还原至Cu(I的反应,并析出与铜等当量的I2,以淀粉作指示剂,用Na2S2O3标准溶液滴定,反应式为: 2Cu2+4I-Cu2I2+I2I2+2Na2S2O32NaI

13、+Na2S4O6工业污泥的组份比较复杂,可能有含废水处理过程添加FeCl3、聚合AlCl3、NaOH和石灰等化学药剂,氧化剂(如Fe3+可使KI析出游离I2,对测定有干扰。可加入氟化氢铵隐蔽,同时氟化氢铵是一种酸碱缓冲剂,能控制溶液的pH值在3.04.0之间,防止铜盐的水解。需要注意当酸度过低时(pH值小于2终点容易反色,反之酸度过高时,I-被空气氧化为I2,使结果偏高。2Fe3+2I-2Fe3+I2由于CuI沉淀表面吸附少量的I2使测定结果偏低,因此,在滴定近终点时加入适量的KSCN,使CuI转化为溶度积更小的,很少吸附I2的CuSCN沉淀。CuI+SCN-CuSCN+I-使CuI沉淀吸附的

14、I2被释放出来,再继续用Na2S2O3标准溶液滴定到终点。需要注意的是KSCN 要在接近终点时加入,否则SCN-会还原大量存在的I2,使测定结果偏低。6Cu2+7SCN-+4H2O3Cu2(SCN2+SO42-+CN-+8H+ 2.3精密度和加标回收试验同时对C交090243样品用ICP-AES和快速碘量法进行原样与加标样进行测试,ICP-AES回收率的平行结果为101.6%和100.5%,碘量法回收率的平行结果为101.1%和98.03%,结果证明方法具有较好的准确性。见表1。表1二种方法的样品加标回收率对比情况Tab.1Comparison of sample recovery of tw

15、o methods注:该实验所取样品均为C交090243。2.4样品分析与结果表述分析结果以湿基样品报出。待测元素分析结果(湿基%=(1-水分%×待测元素分析结果(干基%。分析结果见表2。表2二种方法样品分析结果对比Tab.2Comparison of results analysis of two methods经t检验,ICP-AES和碘量法两组分析结果无显著性差异。3结论碘量法分析比较简单,结果准确可靠,但对于分析批量大的情况分析周期较长。光谱法用于高含量分析时,由于噪音、共存物的干扰、气体流量变化等诸多因素对漂移和工作曲线都有影响,用该方法的前提是仪器要相当稳定,否则读数漂移

16、会造成不可忽视的分析误差。光谱法分析法较快速,所用试剂较少,灵敏度高,而且可以实现多元素同时分析的特点,但仪器购置费及运行费较高。经两种实验方法分析结果的对比及加标回收实验,证明两种方法具有相当的准确性与可操作性。基于不同的实际情况可选用适合的分析方法。参考文献1武汉大学.分析化学(第二版M.北京:高等教育出版社,1987.385-388.2岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析(第三版第一分册M.地质出版社,1991.409.方法碘量法碘量法ICP-AESICP-AES样品取样量/g0.15160.15630.50590.5018加标前结果/%(湿基3.533.643.613.75标准加入值/mg7.167.169.559.55加标后结果/%(湿基8.308.135.535.66加标回收率/%101.1098.03101.6100.5黄文芳等:工业污泥中铜含量的测定2009年第10期19样品编号C交090215 C交090230 C交090216 C交0902