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【簡(jiǎn)介】
(沈陽(yáng)理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110159)
摘要:建立了雙波長(zhǎng)分光光度法同時(shí)測(cè)定電鍍液中鐵和銅含量的分析方法。以2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚為顯色劑，Triton X-100(OP)為增溶劑測(cè)定銅和鐵的含量。通過試驗(yàn)確定了最佳實(shí)驗(yàn)條件。本法具有較高的靈敏度、較低的檢出限和較好的選擇性，鐵的回收率為97．18%～101．53%，銅的回收率為95．32%～105．02%。
關(guān)鍵詞:分光光度法;銅;鐵;2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚;電鍍液
中圖分類號(hào):O657．31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1001-3849(2011)01-0038-04
引言
鍍液中含有銅雜質(zhì)對(duì)鍍鉻、鍍鋅、鍍鎳及鍍銀等工藝均有影響［1］。鐵離子是鍍液中最常見的雜質(zhì)，對(duì)各種鍍液的性能都有不良影響。鐵雜質(zhì)的測(cè)定可以為排除電鍍故障提供重要依據(jù)［2］。電鍍液中銅和鐵的允許含量隨鍍種不同而異。例如，鍍鎳液中的銅和鐵的允許范圍為幾十mg/L，而鍍鉻液中的鐵和銅的允許范圍可達(dá)到幾g/L以內(nèi)［3］。電鍍液中鐵雜質(zhì)的分析一般采用絡(luò)合滴定法或氧化還原法［4］。銅雜質(zhì)的分析一般采用分光光度法［1］、電化學(xué)分析法［5］及原子吸收法［6］。目前同時(shí)測(cè)定銅雜質(zhì)和鐵雜質(zhì)的方法只有原子吸收法［6］，但是原子吸收法的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用較高，本文采用雙波長(zhǎng)分光光度法同時(shí)測(cè)定了電鍍液中的銅和鐵的含量，取得了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
1·實(shí)驗(yàn)部分
1．1儀器與工作條件
756P型紫外－可見光分光光度計(jì)(上海光譜儀器制造有限公司);PHS-3C型酸度計(jì)(上海第二分析儀器廠);HH－8型數(shù)顯恒溫水浴鍋(常州國(guó)華電器有限公司)。
1．2試劑
0．2g/L 2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP);10%聚乙醇辛基苯基醚(OP)乙醇溶液;40g/L硫脲溶液;500mg/L二價(jià)銅離子儲(chǔ)備液;10mg/L銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液;500mg/L鐵離子儲(chǔ)備液;10mg/L鐵離子標(biāo)準(zhǔn)溶液。
1．3實(shí)驗(yàn)方法
1．3．1條件實(shí)驗(yàn)
取若干個(gè)25mL比色管，移取適量銅或鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液后，依次加入1．5mL 5-Br-PADAP溶液、1．0mLOP溶液、3．0mL乙醇、每加入一種試劑后振蕩搖勻，以蒸餾水定容，放置15min，以試劑空白溶液為參比，用1cm比色皿在557nm波長(zhǎng)下測(cè)定銅的吸光度，或在592nm波長(zhǎng)下測(cè)定鐵的吸光度。
1．3．2模擬樣品分析實(shí)驗(yàn)
移取一定量待測(cè)定樣品于25mL的比色管中，加入硫脲掩蔽干擾離子Cu2+，顯色劑1．5mL 5-Br-PADAP溶液，1．0m LOP溶液，3．0mL無水乙醇，用蒸餾水定容，在每次加入溶液之后都要震蕩搖勻。用1cm比色皿，試劑空白為參比，在λ=592 nm下測(cè)定鐵的吸光度。
另取1個(gè)25mL比色管，操作同上，只是不加硫脲溶液。以對(duì)應(yīng)空白溶液為參比，用1 cm比色皿在λ=557nm下測(cè)定銅和鐵的總吸光度。
2·結(jié)果與討論
2．1最大吸收波長(zhǎng)的選擇
圖1是按照條件實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得銅離子和鐵離子分別與5-Br-PADAP形成配合物的吸收光譜曲線。由圖1可知:銅配合物在λ=557nm處有最大吸收峰，鐵配合物在λ=592nm處有最大吸收峰。
選擇最大吸收波長(zhǎng)為測(cè)定波長(zhǎng)，即銅測(cè)定λ=557nm，鐵測(cè)定λ=592nm。顯色劑在銅測(cè)定λ=557nm和鐵測(cè)定λ=592nm處的吸光度很小，不影響測(cè)定結(jié)果。
2．2 OP加入量對(duì)銅和鐵吸光度的影響
取10個(gè)25mL比色管，移取2．0mL銅或鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液后，加入1．0mL 5-Br-PADAP溶液后，依次加入1．0，2．0，3．0，4．0及5．0mL OP溶液，每加入一種試劑后振蕩搖勻，以蒸餾水定容，以試劑空白溶液為參比，用1cm比色皿在557nm波長(zhǎng)下測(cè)定銅的吸光度，或在592nm波長(zhǎng)下測(cè)定鐵的吸光度，結(jié)果見圖2。
由圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出:OP溶液用量，在1mL時(shí)銅、鐵配合物的吸光度比較接近，相互之間所帶來影響最小，所以O(shè)P溶液取1mL時(shí)最為合適。2．3 5-Br-PADAP加入量對(duì)銅和鐵吸光度的影響取10個(gè)25mL比色管，移取2．0mL銅或鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液后，依次加入0．5，1．0，1．5，2．0及2．5mL 5-Br-PADAP溶液，再加入1．0mL OP溶液，每加入一種試劑后振蕩搖勻，以蒸餾水定容，以試劑空白溶液為參比，測(cè)定銅和鐵的吸光度。
由圖3可知:鐵的配合物和銅的配合物都在1．5mL處有一個(gè)峰值。表明此時(shí)銅與鐵與5-Br-PADAP的配合物的靈敏度最大，因此與V(5-Br-PADAP)為1．5mL。
2．4顯色溫度及時(shí)間的確定
隨著濃度溫度的升高，銅和鐵配合物溶液的吸光度均增大，35℃后，銅和鐵配合物的吸光度開始下降，所以選擇35℃為最佳測(cè)試溫度。按照條件實(shí)驗(yàn)方法操作，測(cè)定了銅和鐵與5-Br-PADAP所形成的配合物吸光度隨著時(shí)間的變化情況。實(shí)驗(yàn)表明在15min后，銅與鐵配合物能夠形成穩(wěn)定絡(luò)合物，且穩(wěn)定時(shí)間不低于60min。
2．5工作曲線
配制不同質(zhì)量濃度的銅和鐵配合物溶液，按上述條件實(shí)驗(yàn)方法顯色，并按(1)式作工作曲線。
A=0．114 94ρ+0．044 3(1)
R=0．992 1
式中:A為吸光度;ρ為鐵離子的質(zhì)量濃度，mg/L;R為相關(guān)系數(shù)。
線性范圍為:0．5-8．0mg/L。
按(2)式繪制銅的工作曲線:
A=0．080 36ρ+0．040 4(2)
R=0．994 1
線性范圍為:0．5-10．0 mg/L。式中:A為吸光度，ρ為銅離子的質(zhì)量濃度，mg/L;R為相關(guān)系數(shù)。
2．6分析方案及K系數(shù)的測(cè)定
取1份樣品溶液，加入1．0mL硫脲溶液掩蔽Cu2+，按模擬樣品分析實(shí)驗(yàn)方法操作，在592nm波長(zhǎng)下測(cè)定鐵配合物的吸光度，由線性回歸方程式
(1)鐵離子的質(zhì)量濃度。
另取1份樣品溶液，不加入硫脲溶液掩蔽Cu2+，按模擬樣品分析實(shí)驗(yàn)方法操作，在557nm波長(zhǎng)下測(cè)定銅和鐵的總吸光度A總:A總，557nm=A銅，557nm+A鐵，557nm=A銅，557nm+K鐵，557nmρ鐵即A銅，557nm=A總，557nm-K鐵，557nmρ鐵(3)將方程式(3)中的K鐵，557nm稱為K系數(shù)。配制一系列鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，在557nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，見表1，繪制其吸光度-濃度曲線，其斜率即為K系數(shù)，測(cè)得K鐵，557nm=0．093。
將ρ鐵及K鐵，557nm=0．093代入方程式(3)可求得A銅，557nm，再將A銅，557nm代入線性回歸方程式(2)求得銅含量。
2．7共存離子干擾的影響
在25mL溶液中含10μg銅及4μg鐵的待測(cè)液中，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)偏差不超過±5%時(shí)，共存干擾離子的允許量25mL待測(cè)液中的含量如表2。
從表2可知，本體系用于電鍍液測(cè)定具有較高的選擇性，當(dāng)銅含量為0．4mg/L、鐵含量為0．16mg/L，相對(duì)偏差不超過±5%時(shí)，可直接測(cè)定。對(duì)于Ni2+和Cr6+可通過加入掩蔽劑再進(jìn)行鍍液中銅、鐵離子直接光度分析。
3·實(shí)際樣品分析
本實(shí)驗(yàn)實(shí)際分析測(cè)定樣品是按照中華人民共和國(guó)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)銅鐵測(cè)量范圍［7］而配制的。
航空電鍍液［ρ(Cu2+)≤0．05 g/L;ρ(Fe2+)≤0．05 g/L］。
將所配電鍍液稀釋50倍后，按模擬分析實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析，試劑用量按模擬分析實(shí)驗(yàn)所確定的最佳實(shí)驗(yàn)條件上進(jìn)行的。分別計(jì)算了銅和鐵回收率，具體結(jié)果見表3、表4。
4·結(jié)論
本方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍍液中銅、鐵離子含量的同時(shí)測(cè)定。結(jié)果表明:在不進(jìn)行其它方法分離的情況下，通過加入掩蔽劑可進(jìn)行鍍液中銅、鐵離子直接光度分析，該方法操作簡(jiǎn)便、靈敏度高，具有一定實(shí)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
［1］戴永盛，裴如俊，戴慧．銅試劑分光光度法測(cè)定銅在電鍍中的應(yīng)用-各種電鍍液中銅雜質(zhì)的測(cè)定［J］．電鍍與精飾，2008，30(2):38-39．
［2］馮開文．四種常用鍍液中鐵雜質(zhì)的定性定量測(cè)定［J］．電鍍與精飾，2010，32(2):37-38．
［3］余素芳，葉國(guó)芳．電鍍液中銅、鐵、鉛和鋅等雜質(zhì)元素的原子吸收光譜測(cè)定［J］．分析化學(xué)1982，10(7):416-418．
［4］徐紅娣，鄒群．電鍍?nèi)芤悍治黾夹g(shù)［M］．北京．化學(xué)工業(yè)出版社，2003:24-25，54-55．
［5］秦淑琪，何英．測(cè)定電鍍液中銅、錫的新方法［J］．西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，41(3):52-54．
［6］王亞軍．火焰原子吸收法直接測(cè)定電鍍液中銅和鐵離子［J］．材料工程，2002，12:7．
［7］中華人民共和國(guó)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電鍍銀溶液分析方法原子吸收光譜法測(cè)定電鍍銀溶液中鐵、銅的含量，HZ/Z 5099．7-2000代替HB/Z 5099-78(四)．
