丘山，鄭宗耀，丘星初，儲榮邦 *

（1.廣州市佳朋金屬表面處理科技有限公司，廣東 廣州 511483；2.南京724 研究所，江蘇 南京 210013）

在電鍍工業(yè)中鍍鎳包括許多鍍種，較常應(yīng)用的有普通鍍鎳、半光亮鍍鎳、光亮鍍鎳、高硫鎳鍍鎳、封閉鍍鎳、高應(yīng)力鍍鎳、鍛面鎳鍍鎳、深孔零件鍍鎳和鍍槍色鎳[1]，此外還有中性鍍鎳和氨基磺酸鹽鍍鎳等等。這些鍍液含鎳量的測定，均采用在氨性溶液中以紫脲酸銨為指示劑的EDTA(乙二胺四乙酸)滴定法[2]。由于鍍液中有Cu2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+等二價(jià)金屬雜質(zhì)離子共存，分析結(jié)果往往偏高，而且操作手續(xù)都較繁復(fù)冗長，難以適應(yīng)電鍍工業(yè)園區(qū)內(nèi)大批量樣品快速分析的要求。本文采用火焰原子吸收光譜法測定鎳含量，彌補(bǔ)了化學(xué)分析的不足。

1 儀器和試劑

(1)原子吸收分光光度計(jì)：采用北京普析通用儀器有限公司出品的TAS-990 型原子吸收分光光度計(jì)，光源為鎳空心陰極燈，燈電流12 mA，入射狹縫寬度0.05 mm，燈頭高度10 mm，燈頭長度100 mm，空氣壓力0.2 MPa，空氣流量5 L/min，乙炔壓力0.05 MPa，乙炔流量1.0 L/min。鑒于原子吸收分光光度計(jì)的型號甚多，上述儀器工作參數(shù)僅供參考。先進(jìn)的原子吸收分光光度計(jì)在給出波長后，能自動(dòng)優(yōu)化測定條件并打印出分析結(jié)果。

(2)鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液：ρ(Ni2+)=5 mg/mL，稱取優(yōu)級純六水合硫酸鎳2.239 5 g 溶于水中，移入100 mL 容量瓶，加水定容，混勻。

(3)(1+1)硝酸溶液：密度1.42 g/mL 的分析純硝酸與等體積水混合。

(4)基體溶液：按各鍍種所有成分的開缸濃度配制，但不含鎳。

(5)基體使用液：吸取上述基體溶液25 mL，移入500 mL 容量瓶，加水定容，混勻。

2 分析方法

2.1 待測液的制備

準(zhǔn)確吸取冷卻至室溫的鍍液5 mL，移入100 mL容量瓶中，加水定容，混勻，稀釋倍數(shù)為20。

2.2 用工作曲線法測定鎳

準(zhǔn)確吸取鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mL，分別移入5 個(gè)50 mL 容量瓶中，各加基體使用液10 mL和(1+1)硝酸溶液1 mL，加水定容，混勻，即得含鎳量分別為10.00、20.00、30.00、40.00和50.00 mg 的標(biāo)準(zhǔn)系列，調(diào)好儀器工作參數(shù)后，用水調(diào)節(jié)零點(diǎn)，測量每份溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，鎳含量為橫坐標(biāo)，繪制吸光度–鎳含量工作曲線或給出回歸方程。

準(zhǔn)確吸取待測液10.00 mL，移入50 mL 容量瓶中，加(1+1)硝酸1 mL，加水定容，混勻。在測定標(biāo)準(zhǔn)鎳溶液吸光度的同時(shí)，測定此樣品溶液的吸光度，從工作曲線上查出或按回歸方程算出待測液的鎳含量。

2.3 用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定鎳

準(zhǔn)確吸取5 mL 待測液4 份，分別移入4 個(gè)50 mL容量瓶中，各加(1+1)硝酸溶液1 mL，然后在第二、三、四個(gè)容量瓶中依次分別加入鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液2、3和4 mL(含鎳量分別為10、15和20 mg)。將4 份溶液用水稀釋至刻度，混勻。按上述工作曲線法測定4 份溶液的吸光度，得A1、A2、A3和A4。以上述吸光度值對加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液含鎳量作圖，將所得曲線外延與橫坐標(biāo)相交，交點(diǎn)與原點(diǎn)之間的距離即為待測液的鎳含量。

2.4 結(jié)果計(jì)算

上述2種方法測定的含鎳量均可按下式計(jì)算：

式中，ρ(Ni2+)為鍍液的含鎳量(g/L),n為稀釋倍數(shù)，m(Ni2+)為待測液的含鎳量(mg)，V為待測液的體積(mL)。

3 結(jié)果與討論

3.1 測量波長的選擇

原子吸收法測定鎳的分析線甚多[3]。為使樣品的稀釋倍數(shù)最小，從而減小稀釋誤差，分析線的靈敏度必須與之相適應(yīng)。通過實(shí)驗(yàn)篩選發(fā)現(xiàn)，在眾多分析線中，波長為247.7 nm 的分析線最優(yōu)。

3.2 遵守比爾定律的濃度范圍

表1為采用火焰原子吸收法對不同含鎳量溶液的吸光度重復(fù)測定3 次的結(jié)果。由表1 可看出，在50 mL溶液中，含鎳量介于10～50 mg 范圍內(nèi)遵守比爾定律。吸光度與含鎳量之間的線性關(guān)系良好(相關(guān)系數(shù)r >0.999)，而且吸光度均處在最佳測量范圍之內(nèi)，即在0.1～0.6 之間[4]，使樣品測定時(shí)的誤差降低。

對表1中的3條回歸線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)[5]，結(jié)果表明，置信度為95%時(shí)，回歸系數(shù)b和截距a 無顯著差異。這就表明由實(shí)驗(yàn)測得的回歸線相當(dāng)穩(wěn)定。將3 條回歸線合并后統(tǒng)計(jì)，所得回歸方程為：A =0.009 58x+0.028。按此式計(jì)算含鎳量的結(jié)果更為準(zhǔn)確。

表1 含鎳量與吸光度之間的相關(guān)性Table 1 Correlation between nickel content and absorbance

3.3 干擾及其消除

在電鍍工業(yè)生產(chǎn)中，雖然鍍鎳的工藝甚多，但每種鍍液的化學(xué)組成都是固定的。換言之，每個(gè)鍍種的基體成分都是已知的。因而配制基體溶液并不困難。在電鍍過程中，雖然基體溶液各成分的濃度有些波動(dòng)，但基體溶液成分的種類不變。事實(shí)上，按開缸濃度配制所得基體溶液與實(shí)際鍍液的基體溶液之間的差異很小，對分析測定的影響也很小。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中用工作曲線法來定量鎳是最佳的選擇，也最快速。較滴定法而言，標(biāo)準(zhǔn)加入法仍然是快速分析方法，但較工作曲線法而言，標(biāo)準(zhǔn)加入法卻慢很多，并不可取。不過此法有2 個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)：一是在鍍液基體未知的情況下，如外來送檢樣品的測定，就只能用此法；二是此法能對基體的干擾情況作出正確的判斷。若標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相平行，則可判定試樣溶液的測定不存在基體干擾，可使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法來測定。若標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線的斜率低于標(biāo)準(zhǔn)曲線，則表明基體有負(fù)干擾，測定結(jié)果偏低；反之，若標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線的斜率高于標(biāo)準(zhǔn)曲線，則表明基體有正干擾，分析結(jié)果將會偏高。

3.4 準(zhǔn)確度和精密度考察

采用本法對某光亮鍍鎳試樣重復(fù)測定6 次，結(jié)果為：平均值230.1 g/L，標(biāo)準(zhǔn)差1.96，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.84%。而用EDTA 滴定法重復(fù)測定2 次的平均值為226.71 g/L。比較兩種方法的測定結(jié)果，其相對誤差為1.5 %。這表明2種分析方法的測定結(jié)果吻合得較好。

4 結(jié)語

采用火焰原子吸收法測定不同鍍鎳溶液的含鎳量，是迄今為止最為簡便快速的分析方法，準(zhǔn)確度和精密度較高，能用于電鍍工業(yè)園區(qū)中大批量樣品的快速分析。

[1]沈品華.現(xiàn)代電鍍手冊(下冊)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010:16-47-16-45.

[2]鄒群,徐紅娣.電鍍?nèi)芤悍治黾夹g(shù)[M].2 版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010:111.

[3]中南礦冶學(xué)院分析化學(xué)教研室.化學(xué)分析手冊[M].北京:科學(xué)出版社,1982:516-517.

[4]齊文啟.環(huán)境監(jiān)測實(shí)用技術(shù)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2006:114.

[5]鄭用熙.分析化學(xué)中的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法[M].北京:科學(xué)出版社,1986.