胡續(xù)一 劉磊(江西銅業(yè)集團 貴溪冶煉廠 江西省 貴溪市 335424)
國內(nèi)外相關文獻報道中,主要采用陽極溶出伏安法對銅進行測定、化驗,而鈷、鎳主要選取吸附溶出伏安法。本文通過在氨-氯化銨緩沖溶液中建立一個鋅試劑-丁二酮肟體系,以此在相應的實驗儀器參數(shù)、條件下,采用差分脈沖吸附溶出伏安法對銅、鈷、鎳進行測定、化驗。
(1)實驗儀器
主要包括:①三電極系統(tǒng):將飽和甘汞電極作為參比電極,將玻碳電極作工作電極或者輔助電極;②原子型1810a摩爾超純水機(由上海摩勒科技儀器有限公司生產(chǎn)制造);③PB203-N電子天平(由上海梅特勒-托利多儀器有限公司生產(chǎn)制造);④E-201-C型pH復合電極(上海精科雷磁);⑤PHS-25型pH計(上海精科雷磁);⑥Optima5300ICP-AES(Perkin Elmer公司)。
(2)實驗試劑
主要包括:亞硫酸鈉溶液(20.0g/L)、氨-氯化銨緩沖溶液(48mL濃氨水,PH=9.50,500mL,70.000g氯化銨)、鋅試劑的乙醇溶液(500mL,0.220g/L)、丁二酮肟的乙醇溶液(500mL,0.220g/L)以及硝酸鋅(250mL,65.000g/L)鎳、鈷以及銅的標準儲備液(250mL,1.00g/L)。
將適量的銅、鈷、鎳的標準溶液、0.50mL亞硫酸鈉、0.15mL丁二酮肟、3.00mL鋅試劑、10.0mL氨-氯化銨緩沖溶液以及1.00mL鋅電解液加入25mL容量瓶中,對其進行稀釋處理,稀釋至刻度位置,揺均之后將其置于小燒杯中,儲存于25℃室溫中,放置時間為10min,當氧氣反應結束之后,選用陰極差分脈沖伏安法進行掃描,在-0.65V時記錄銅的峰電流,在-0.92V時記錄鈷的峰電流,在-1.06V時記錄鎳的峰電流。每一個試樣分別重復掃描4次,然后取每一個試樣在第4次掃描完成之后的伏安曲線。
實驗儀器的參數(shù),主要包括:①靜置時間(100s);②脈沖周期(0.2s);③脈沖寬度(0.06s);④掃描范圍(0-1.2V)。
(1)掃描時間間隔
掃描時間間隔,實質(zhì)上就是兩次重復掃描在時間上的間隔。掃描儀器在運行過程中,會對工作電極施加初始電壓,若是連續(xù)兩次掃描時的時間間隔比較短,那么前一次掃描產(chǎn)生的法拉第電流就會對第二次掃描的結果造成影響,導致重現(xiàn)性差。由實驗結果可知,靜止時間在超過100s的時候,連續(xù)兩次掃描基本上處于一個重合狀態(tài),所以應當將連續(xù)兩次掃描的時間間隔設定為100s。
(2)合理選擇鋅試劑加入量
根據(jù)上述實驗方法,對鋅試劑的加入量進行相應的設定,將其設定為1.00mL、3.00mL、5.00mL,然后選取陰極差分脈沖伏安法進行掃描處理,記錄銅的峰電流、鈷的峰電流以及鎳的峰電流,如表1所示。
表1 不同鋅試劑加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響
由表1可知,鋅試劑加入量為3.00mL的時候,銅、鈷、鎳三個元素的析出電位處于一個穩(wěn)定的狀況,而且峰電流的大小適中,峰形比較好。所以,在本次實驗過程中,應當選取3.00mL鋅試劑加入量。如圖1所示,不同鋅試劑加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響。
圖1 鋅試劑加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響示意圖(1-4):0,1,3, 5mL
(3)合理選擇丁二酮肟加入量
根據(jù)上述實驗方法對丁二酮肟的加入量進行相應的設定,將其設定為0.15mL、0.50mL、0.70mL,然后選取陰極差分脈沖伏安法進行掃描處理,記錄銅的峰電流、鈷的峰電流以及鎳的峰電流,如表2所示。
表2 不同丁二酮肟加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響
由表2可知,加入量為0.15mL的時候,銅、鈷、鎳三個元素的析出電位處于一個穩(wěn)定的狀況,而且峰電流的大小適中,峰形比較好。加入量為0.70mL的時候,銅、鈷、鎳三個元素的析出電位不夠穩(wěn)定,銅、鈷的峰電流較低,而鎳的峰電流較高,鋒形比較差。所以,在本次實驗過程中,應當選取0.15mL丁二酮肟加入量。如圖2所示,不同鋅試劑加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響。
圖2 丁二酮肟加入量對銅、鈷、鎳的峰電流影響示意圖(1-4):0,0.15,0.5,0.7mL
(4)合理選擇亞硫酸鈉加入量
在已經(jīng)除去溶液的溶解氧中應用亞硫酸鈉,當亞硫酸鈉加入量為0.50mL的時候,不僅能夠有效的將溶液中含有的氧去除,還能夠確保銅、鈷、鎳的峰電流處于一個較高的水平,保持良好的峰形。除此之外,在溫度處于25℃的時候,需要將溶液放置10min,只有這樣才能夠?qū)⑷芙庋鯊氐紫?,如圖3所示。
圖3 亞硫酸鈉去除待測液中氧氣的加入量關系(1-4):2,6,8,10min
(5)測定樣品
按照上述實驗方法,采取ICP-AES光譜儀進行測定,主要在于ICP-AES光譜儀具有效率高、準確性強等特點;由標準工作曲線中獲取銅、鈷、鎳含量,結果見表3。與相關研究結果基本吻合。
表3 樣品測定結果
就目前來看,采用伏安法同時對多種金屬離子進行分析、測定的相關文獻報道比較多,主要包括:差分脈沖陽極與吸附溶出伏安法、方波陽極與吸附溶出伏安法、2.5次微分溶出伏安法、陽極溶出伏安法、導數(shù)陽極溶出伏安法、微波消解-溶出伏安法;運用這些方法化驗、測定銅、鈷、鎳。這在很大程度上提升了銅、鈷、鎳的檢測、化驗靈敏度。
[1]沈芳.鋅電解液中銅鈷鎳的電化學分析方法研究[D].中南大學,2012.
[2]萬建新.有機磷酸類萃取劑對銅鈷鎳的固液萃取研究[D].西北師范大學,2009.