金文斌,趙 鑫

(南通職業(yè)大學(xué) 化學(xué)與生物工程學(xué)院,南通 226007)

鋁合金是工業(yè)、生活中廣泛應(yīng)用的金屬材料,鋅是鋁合金中的重要微量元素之一,在鋁中加入鋅等金屬元素,會(huì)對(duì)鋁合金產(chǎn)生明顯的強(qiáng)化作用,因此準(zhǔn)確測(cè)定鋁合金中鋅的含量具有重要意義。

目前測(cè)定鋅的方法主要有原子吸收光譜法[1-3]和分光光度法[4-5],其中分光光度法簡(jiǎn)便、快速、靈敏度高,已用于頭發(fā)中鋅[6]、食鹽中鋅[7]、鐵觀音茶中鋅[8]、尿中鋅[9]的測(cè)定。甲基百里香酚藍(lán)作為顯色劑已用于鉛的測(cè)定[10],但其作顯色劑測(cè)定鋅未見報(bào)道。本工作在鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉緩沖溶液中,以阿拉伯樹膠和聚乙烯醇為混合增敏劑,鋅(Ⅱ)與甲基百里香酚藍(lán)形成穩(wěn)定的朱砂紅色配合物,以檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉為混合掩蔽劑,直接用于鋁合金中微量鋅的測(cè)定,建立了測(cè)定鋁合金中鋅含量的顯色光度法,結(jié)果令人滿意。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

UV-1800PC 型紫外-可見分光光度計(jì);PB-10型pH 計(jì)。

鋅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:1.000 g·L－1,稱取1.000 g鋅粉(純度99.99%)于燒杯中,加入50%(體積分?jǐn)?shù))鹽酸溶液30 mL,溶解,用水定容至1 L 容量瓶中。

鋅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)溶液:10.00 mg·L－1,移 取10.00 mL鋅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,用水稀釋并定容至1 L。

甲基百里香酚藍(lán)乙醇溶液:1 g·L－1。

混合增敏劑:10 g·L－1阿拉伯樹膠溶液和10 g·L－1聚乙烯醇溶液按體積比2∶1混合配制。鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉緩沖溶液:pH 5。

混合掩蔽劑:取酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉各1 g,加水稀釋至1 L。

銅試劑:1 g·L－1。

所用試劑均為分析純;試驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)定

取一定量的鋅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)溶液,依次加入pH 5的鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉緩沖溶液1.5 mL,1 g·L－1甲基百里香酚藍(lán)乙醇溶液4 mL,混合增敏劑2 mL,加水稀釋至25 mL 容量瓶中,搖勻,溶液靜置5 min后體系吸光度達(dá)最大值且穩(wěn)定。在波長(zhǎng)520 nm 處,用0.5 cm 的比色皿,以試劑空白(不加鋅溶液,按照顯色反應(yīng)相同條件加入其他試劑和水作為試劑空白)為參比,測(cè)定體系的吸光度。

1.2.2 樣品的測(cè)定

稱取0.100 g鋁合金樣品于燒杯中,加入5 mL 30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氫氧化鈉溶液,4 滴30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))過氧化氫溶液,加熱溶解,加1 mL 50%(體積分?jǐn)?shù))硝酸溶液,加熱至近干,加水5.0 mL 溶解,定容至50 mL容量瓶中。移取適量試液于25 mL 容量瓶中,加入混合掩蔽劑1 mL,1 g·L－1的銅試劑1 mL,后續(xù)按1.2.1節(jié)測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

試劑空白和配合物的吸收光譜如圖1所示。

由圖1 可知,試劑空白的最大吸收峰位于440 nm 處,鋅(Ⅱ)與甲基百里香酚藍(lán)的配合物的最大吸收峰位于520 nm 處,說明配合物與顯色劑之間的顏色差異大,因此試驗(yàn)選擇520 nm 為檢測(cè)波長(zhǎng)。

2.2 緩沖溶液及其用量的選擇

試驗(yàn)考察了分別以乙酸-乙酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉等作為緩沖溶液時(shí)對(duì)體系吸光度的影響,結(jié)果見圖2。

由圖2可知,以pH 4～6的鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉為緩沖溶液時(shí),顯色體系穩(wěn)定且吸光度較大。

試驗(yàn)進(jìn)一步考察了pH 5的鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉緩沖溶液的用量對(duì)體系吸光度的影響。結(jié)果表明,當(dāng)pH 5的鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉緩沖溶液用量為1.5～2.5 mL 時(shí),顯色體系吸光度大且相對(duì)較穩(wěn)定。試驗(yàn)選取pH 5的鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉緩沖溶液的用量為1.5 mL。

2.3 顯色劑用量的選擇

鋅(Ⅱ)與顯色劑甲基百里香酚藍(lán)室溫下顯色生成朱砂紅色配合物,試驗(yàn)考察了顯色劑用量(加入1 g·L－1甲基百里香酚藍(lán)乙醇溶液1,2,3,4,5,6 mL)對(duì)體系吸光度的影響。結(jié)果表明,顯色劑用量為4～5 mL時(shí),配合物的吸光度較大。試驗(yàn)選取顯色劑1 g·L－1甲基百里香酚藍(lán)乙醇溶液的用量為4 mL。

2.4 增敏劑及其用量的選擇

試驗(yàn)考察了非離子表面活性劑1%(體積分?jǐn)?shù),下同)曲拉通-100溶液、陽離子表面活性劑10 g·L－1氯代十六烷基吡啶(CPB)溶液和由阿拉伯樹膠與聚乙烯醇組成的混合物作為增敏劑對(duì)體系吸光度的影響,結(jié)果見圖3。

圖3 增敏劑對(duì)體系吸光度的影響Fig.3 Effect of sensitizer on absorbance of system

由圖3可知,混合增敏劑較1%曲拉通-100溶液和10 g·L－1CPB溶液的增敏性好;當(dāng)混合增敏劑用量在2 mL 時(shí),體系吸光度較大且趨于穩(wěn)定。因此,選取2 mL混合增敏劑進(jìn)行試驗(yàn)。

2.5 干擾試驗(yàn)

鋁合金中除鋅外,Ti4＋、Fe3＋與顯色劑也發(fā)生配合反應(yīng),進(jìn)而干擾鋅的測(cè)定。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):加入混合掩蔽劑可掩蔽Ti4＋、Fe3＋的干擾;加入1.0 mL混合掩蔽劑,測(cè)定0.5 mg·L－1鋅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)溶液,相對(duì)誤差的絕對(duì)值不超過5%時(shí),共存離子的允許量(以g·L－1計(jì))為:10 g·L－1的Na＋、K＋、Mg2＋、Ca2＋、NO3－、檸檬酸根、酒石酸根,0.6 g·L－1的Ti4＋、Pb2＋、Ni2＋、Mn2＋、Fe3＋,0.3 g·L－1的Si4＋,0.01 g·L－1的Cu2＋;加 入1 g·L－1的銅試劑1 mL,Cu2＋允許量可增加到原來的10倍以上。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

準(zhǔn)確稱取鋅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5 mL于一組25 mL容量瓶中,配制成質(zhì)量濃度為0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4 mg·L－1的鋅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,按照試驗(yàn)方法對(duì)鋅(Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行顯色反應(yīng),測(cè)定吸光度。以鋅(Ⅱ)的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明:鋅(Ⅱ)的質(zhì)量濃度在1.4 mg·L－1內(nèi)與其對(duì)應(yīng)的吸光度呈線性關(guān)系,線性回歸方程y＝6.500×10－1x＋1.000×10－2,相關(guān)系數(shù)為0.9990,表觀摩爾吸光系數(shù)為7.4×104L·mol－1·cm－1。

對(duì)空白溶液平行測(cè)定6次,以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)與標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率(k)的比值計(jì)算方法的檢出限(3s/k),結(jié)果為0.016 mg·L－1。

2.7 精密度和回收試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法測(cè)定樣品(樣品型號(hào)2A14、2A50),每個(gè)樣品平行測(cè)定6次,計(jì)算測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),測(cè)定值與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T 20975.8－2008《鋁及鋁合金化學(xué)分析方法 第8部分:鋅含量的測(cè)定》中乙二胺四乙酸(EDTA)滴定法所得測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果見表1。

表1 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.1 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表1可知:本方法的測(cè)定值與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的基本一致;回收率為97.0%～104%,測(cè)定值的RSD 均小于4.0%。說明方法準(zhǔn)確、可靠。

本工作建立了甲基百里香酚藍(lán)分光光度法測(cè)定鋁合金中鋅(Ⅱ)含量的方法,從樣品鋅的測(cè)定結(jié)果可知,本方法測(cè)定值與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20975.8－2008測(cè)定結(jié)果基本一致,方法準(zhǔn)確度高,能夠用于鋁合金中微量鋅的測(cè)定。