水体中铜离子的含量测定.docx

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水体中铜离子的含量测定

阳极溶出伏安法测定污水中的Cu离子与其它方法的比较

刘昂论文

论文摘要............................................................3

一、二乙胺基二硫代甲酸钠萃取光度法.................................4

二、原子吸收法测定水中的铜含量......................................9

三、碘量法测定铜......................................................16

四、铜离子探针对铜离子含量的测定..................................18

五、参考文献.................................................................20

前言

目前常用的铜离子分析检测方法主要分为直接法和间接法两大类。

直接法是一类直接利用铜离子自身物理、化学性质对其进行分析检测的方法；间接法是一类利用铜离子和指示剂（也可称为化学分子探针）之间的特异性化学反应或超分子作用产生的信号变化对铜离子进行分析检测的方法。

铜离子的分析方法要求简便、快速、准确和低成本,常用方法有:

配位滴定法、荧光分子探针、原子吸收法、碘量法、催化光度法、二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法,催化显色光度法等。

这些方法测定条件较苛刻,应用范围受到一定的限制。

另外,还有原子吸收光谱法和ICP分析法,但是这些分析方法成本较高,一般的化工企业承受不了。

本文介绍基于电化学工作站阳极溶出伏安法测污水中铜离子应用此法操作简单、适用性广、检测成本低,具有很好的应用价值。

同时将其推广同时一次同时性测定污水中的各种重金属离子浓度。

操作简单，便于携带，成本低，更实用与环境监测测污水中的重金属离子浓度。

本文先讨论其它方法测定污水中的铜离子的步骤原理及优缺点,再与阳极溶出伏安法对比其优劣性。

一、测定方法：

二乙胺基二硫代甲酸钠萃取光度法

1.1方法原理

在氨性溶液中（PH9—10），铜与二乙胺基二硫代甲酸钠作用，生成摩尔比为1:

2的黄棕色络合物，该络合物可被四氯化碳或氯仿萃取，其最大的吸收波长为440nm，在测定条件下有色络合物可稳定1h，其摩尔吸收系数为1.4.

1.2适用范围

本方法的测定范围为0.02—0.60mg/L，最低检出浓度为0.01mg/L，经适当稀释和浓缩测定上限可达2.0mg/L。

用于地面水及各种工业废水中铜的测定。

仪器：

分光光度计、恒温电热器。

试剂：

盐酸、硝酸、氨水，一级纯。

四氯化碳。

氨水。

0.2%（m/v）二乙胺基二硫代甲酸钠溶液。

称取0.2g二乙基二硫代氨基甲酸钠溶于水中并稀释至100ml。

用棕色玻璃瓶贮存，放在暗处，可以保存两周。

甲酚红指示液（0.4g/L）：

称取0.02g试剂溶于95%乙醇50ml中。

EDTA—柠檬酸铵溶液：

称取5gETDA（乙二铵四乙酸二钠）和20g柠檬酸三铵溶于水中并稀释至100ml，加入4滴甲酚红指示液，用1：

1氨水调至PH8—8.5，加入5ml0.2%（m/v）二乙胺基二硫代甲酸钠溶液，用四氯化碳萃取4次，每次用量20mL。

1.3铜标准贮备溶液：

准确称取1.000g金属铜（99.9%）置于150ml烧杯中，加入20ml（1：

1）硝酸，加热溶解后，加入10ml（1：

1）硫酸并加热至冒白烟，冷却后加水溶解并转入1000ml容量瓶中，用水定容至标线，此溶液中1.00ml含铜1.00mg。

铜标准溶液：

从铜标准贮备溶液中取5mL溶液用水稀释至1000mL，此溶液中1.00ml含铜5.00μg。

1.4操作步骤：

1.4.1空白试验：

取50mL的去离子水，按1.3.2～1.3.6步骤，随同试样做平行操作，得出空白试验的吸光度。

1.4.2取50ml酸化的水样置于150ml烧杯中，加入5ml硝酸，在恒温电热器上加热消解并蒸发至10ml左右。

稍冷后再加入5ml硝酸和1ml过氧化氢，继续加热消解，蒸发至近干，加水40ml，加热煮沸3min，冷却，将试液转入50ml容量瓶中，用水稀释至标线（若有深沉，应过滤除去）。

1.4.3在消解后的试样中加入10mlEDTA柠檬酸铵溶液，2～3滴甲酚红指示液，用（1:

1）氨水调至由红色经黄色变成紫色（颜色根据标样的颜色一致）,调PH8.0—8.5。

1.4.4将容量瓶中溶液转入125ml的分液漏斗中，加入0.2%二乙胺基二硫代甲酸钠溶液5ml，摇匀，静置5min。

1.4.5准确加入10ml四氯化碳，用力振荡不少于2min（若用振荡器振荡，应不少于4min）静置待分层。

1.4.6将有机相放入干燥的比色皿中，以四氯化碳作参比，于440nm波长处测吸光度，比色皿应先后用四氯化碳、有机相清洗一下。

1.4.7将测得的吸光度扣除空白试验的吸光度，从工作曲线上查得铜的含量。

1.5绘制标准曲线并计算

于8个分液漏斗中，分别加入0ml、0.20ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、5.00ml、6.00ml铜标准使用溶液，加水至体积50ml，配成一组标准系列溶液，按6.2～6.5操作步骤测量各标准溶液的吸光度，以相应的铜含量和吸光度绘制工作曲线。

铜的浓度C（mg/L）由以下公式计算：

m—由校准曲线查得的铜量（）。

V—萃取用的水样体积（ml）,即50ml。

5—1.00ml铜标准溶液中含铜5.00μg。

1.6实验所需注意事项

为了防止铜离子吸附在采样容器上，采样后样品应尽快进行分析，如果需保存，样品应立即酸化至PH<2，通常每100ml样品加入（1：

1）盐酸0.5ml。

分液漏斗的活塞不得涂抹油性润滑剂，因润滑剂溶于有机溶剂会影响铜的测定。

试验过程中应戴好防护手套和防护口罩，并保持室内通风良好。

分光光度计在测量之前，应先预热30分钟，待仪器稳定之后方可测量。

二，原子吸收法测定水中的铜含量

2.1方法原理

   原于吸收光谱法是根据物质产生的原子蒸气对特定波长光的吸收作用来进行定量分析的。

每一种元素的原子不仅可以发射一系列特征诺线，也可以吸收与发射线波长相同的特征谱线。

当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。

特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A，与被测元素的含量成正比：

A＝KLc

式中，A为吸光度;K为吸收系数；L为原子吸收层的厚度；c为样品溶液中被测元素的浓度。

2.2仪器和试剂

仪器；TAS-986型原子吸收分光光度计；Cu空心阴极灯；容量瓶，吸量管；烧杯。

试剂；20.00mg/ml铜标准溶液、水样

2.3实验步骤

2.3．1系列标准溶液配制

在100ml的容量瓶中，分别加入100μg／mLCu标准溶液O．00mL、0.25mL、0.5mL、0.75mL、l.OOmL，再用1mol／L稀硝酸稀释至刻度，摇匀。

2.3.2.实验条件：

参数

铜元素

参数

铜元素

工作灯电流I/mA

3.0

燃烧器高度/mm

6.0

光谱通带d/nm

0.4

燃烧器位置/mm

-0.5

负高压/V

300.0

吸收线波长/nm

324.7

空气压/MPa

0.24

主压表/Mpa

0.075

2.3.3.标准曲线和样品分析：

根据所设定的实验条件，分别测定浓度为0μg/mL，0.500μg/mL，1.000μg/mL，1.500μg/mL，2.000μg/mL的铜系列标准溶液的吸光度。

相同条件下，测定样品的吸光度，测定两次，求平均值。

三，碘量法测定铜

一、方法原理

在弱酸性溶液中，Cu2+可被KI还原为CuI，2Cu24I-==2CuII2这是一个可逆反应，由于CuI溶解度比较小，在有过量的KI存在时，反应定量地向右进行，析出的I2用Na2S2O3标准溶液滴定以淀粉为指示剂，间接测得铜的含量。

I22S2O32-==2I-S4O62-

由于CuI沉淀表面会吸附一些I2使滴定终点不明显，并影响准确度故在接近化学计量点时，加入少量KSCN，使CuI沉淀转变成CuSCN，因CuSCN的溶解度比CuI小得多（Ksp,CuI=1.1×10-10,Ksp,CuSCN=1.1×10-14）能使被吸附的I2从沉淀表面置换出来，

CuISCN-==CuSCNI-

使终点明显，提高测定结果的准确度。

且此反应产生的I-离子可继续与Cu2作用，节省了价格较贵的KI。

二、主要试剂

1．0.01mol/L重铬酸钾标准溶液。

用差减法准确称取干燥的（180℃烘两小时）分析纯K2Cr2O7固体0.7～0.8g于100mL烧杯中，加50mL水使其溶解之，定量转入250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

2．0.05mol/L硫代硫酸钠溶液。

在台秤上称取6.5g硫代硫酸钠溶液，溶于500mL新煮沸并放冷的蒸馏水中，加入0.5gNa2CO3，转移到500mL试剂瓶中，摇匀后备用。

3．Na2SO4：

30%水溶液。

4．碘化钾：

A·R。

5．硫氰酸钾溶液：

20%。

6．淀粉溶液：

0.5%。

称取0.5g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，慢慢加入到沸腾的100mL蒸馏水中，继续煮沸至溶液透明为止。

7．盐酸：

3mol/L。

8．硝酸：

1:

3。

9．氢氧化铵溶液：

1:

1。

10．醋酸：

6mol/L。

11．HAc—NaAc缓冲溶液pH3.5。

12．尿素：

A·R。

三、实验步骤

1．硫代硫酸钠溶液的标定。

用移液管移取25.00mLK2Cr2O7溶液置于250mL锥形瓶中，加入3mol/LHCl5mL，1g碘化钾，摇匀后放置暗处5分钟。

待反应完全后，用蒸馏水稀释至50mL。

用硫代硫酸钠溶液滴定至草绿色。

加入2mL淀粉溶液，继续滴定至溶液自蓝色变为浅绿色即为终点，平行标定三份，计算Na2S2O3溶液的量浓度。

2．试液中铜的测定。

准确吸取25.00mL试液三份，分别置于250mL锥形瓶中，加入NaAc—HAc缓冲溶液5mL及1g碘化钾，摇匀。

立即用Na2S2O3溶液滴定至浅黄色，加入20%KSCN溶液3mL，再滴定至黄色几乎消失，加入0.5%淀粉溶液3mL，继续滴定至溶液蓝色刚刚消失即为终点。

由消耗的Na2S2O3溶液的体积，计算试液中铜的含量。

3．铜合金中铜的测定。

准确称取0.12g左右的铜合金，分别置于250mL锥形瓶中，加入1:

3HNO35mL，在通风橱中小火加热，至不再有棕色烟产生，继续慢慢加热至合金溶解完全。

蒸发溶液至约2mL体积。

取下，冷却后，用少量水吹洗瓶壁，继用25mL蒸馏水稀释，并煮沸使可溶盐溶解。

趁热逐滴加入1:

1氨水，至刚有白色沉淀出现。

再逐滴加入6mol/LHAc，摇匀至沉淀完全溶解后，过量1～2滴，加pH=3.5的HAc～NaAc缓冲溶液5mL，冷却至室温，加入1g碘化钾，摇匀，立即用Na2S2O3溶液滴至浅黄色，加入20%KSCN溶液3mL，再滴至黄色几乎消失，加0.5%淀粉溶液3mL，继续滴至蓝色消失为终点。

由消耗Na2S2O3溶液的体积，计算铜合金中铜的含量百分数。

4．铜合金中铜的测定。

准确称取三份0.12g左右的铜合金，分别置于250mL锥形瓶中，加入1:

3HNO3[1]5mL，在通风橱中小火加热，至不再有棕色烟产生，继续慢慢加热至合金完全溶解。

趁热加入1g尿素[2]蒸发至溶液约有2mL体积，取下，稍冷用少量水吹洗瓶壁，加入30%Na2SO4[3]10mL，蒸馏水15mL，继续加热煮沸使可溶盐溶解，趁热滴加1:

1氨水至刚有白色沉淀出现，再滴加HAc，边滴边摇至沉淀完全溶解，加入pH=3.5的HA