分光光度法快速测定工业废水中金属离子镍和锌含量的方法研究.docx

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分光光度法快速测定工业废水中金属离子镍和锌含量的方法研究

分光光度法快速测定工业废水中金属离子镍和锌含量的方法研究

摘要：

通过丁二酮肟分光光度法和双硫腙分光光度法可以准确的测定废水中镍和锌的含量。

参照国家标准法中镍的测定方法进行条件试验，发现国标法中镍的测定方法，准确度和精确度高但稳定性较弱。

通过试验，发现丁二酮肟与镍离子形成的水溶性络合物在碱性条件下可以稳定存在，且稳定性强。

当加入25%酒石酸钾钠溶液的量为4mL、5%氢氧化钠溶液的量为2.0mL、4%过硫酸铵溶液的量为1.0mL，加入0.5%丁二酮肟溶液的量为4.0mL，在470nm下测定吸光度值，其实验条件最佳。

最后，通过回收率试验得出，试验条件较准确。

国家标准中锌的测定方法，需要用四氯化碳萃取，并且其显色剂在一定时间内不是很稳定，需放置冰箱保存，且四氯化碳有挥发性，通过试验得出,当PH在4.0-5.0之间时，锌离子与双硫腙生成的红色螯合物在Tween80存在的情况下可以稳定的存在，其螯合物为砖红色，当加入乙酸-乙酸钠缓冲溶液的量为5.0mL，硫代硫酸钠溶液的量为1.0mL、0.1%双硫腙-Tween80溶液的量为2.0mL时，显色时间为15min，于534nm波长处测定其吸光度值，其实验条件最佳。

关键词：

分光光度法；锌；镍；工业废水6876

RapiddeterminationofthemetalioninindustrialwastewaterofnickelandzincbySpectrophotometry

Abstract:

SpectrophotometrycanaccuratedeterminationofnickelandzincinwastewaterbyDingtwoDimethylglyoximespectrophotometricmethodwithdithizone.Methodforthedeterminationofnickelinaccordingtothenationalstandardmethodoftestcondition,foundthemethodforthedeterminationofnickelinnationalstandardmethod,theaccuracyandprecisionishighbuttheweakstability.Throughtheexperiment,foundtwosmallketoximeandnickelionstoformsolublecomplexescanexiststablyinalkalineconditions,andstrongstability.Whenadding25%potassiumsodiumtartratesolutionwas4mL,5%sodiumhydroxidesolutionwas2.0mL,4%ammoniumsulfatesolutionwas1.0mL,adding0.5%Dtwoketoximesolutionfortheamountof4.0mL,theabsorbanceat470nm,theoptimalexperimentalconditions.Finally,throughtherecoveryrateexperiment,thetestresultsmoreaccurate.Methodfordeterminationofzincinnationalstandard,needtousecarbontetrachlorideextraction,anditschromogenicagentinacertainperiodoftimeisnotverystable,beplacedintherefrigeratorpreservation,carbontetrachlorideisvolatile,byexperiment,whenPHisbetween4.0-5.0,redchelatezincionanddithizonecanexiststablyinTween80thepresenceofthechelate,brickred,whenaddingaceticacid-sodiumacetatebuffersolutionof5.0mL,sodiumthiosulfatesolutionfortheamountof1.0mL,0.1%dithizonesolutionof-Tween80wasupto2.0mL,color15min,wasdeterminedatthewavelengthof534nmabsorbancevalue,theoptimalexperimentalconditions.

3结果与讨论8

3.1丁二酮肟分光光度法测废水中的镍8

3.2双硫腙分光光度法测废水中的锌19

3.3样品的测定26

3.3.1镍样品的测定26

3.3.2锌样品的测定28

4结论30

致谢31

参考文献32

1前言

1.1文献综述

镍，铬，铜是重金属排放到大气中的工业来源：

开采，矿石精炼，化工制造，燃煤发电厂，和化石燃料的燃烧［1］。

电镀废水有毒有害物质种类多，毒性大，是重点关注的工业废水之一。

电镀漂洗废水水量大，重金属浓度低，难于处理，成本高。

重金属可进入食物链，经生物富集，最终会达到食物链顶端被人吸收，在人体积累造成慢性中毒，严重危害人体健康［2］。

已开发一种简单的方法来测定锌，铁，钙，和磷。

用稍微修改过的AOAC干灰法来测定12项总膳食市场篮复合材料中的锌，铁，钙，磷［3］。

该方法适用于膳食中锌等金属离子的测定。

1.1.1锌和镍在人体中的作用

a.锌是人体必需的元素之一，是人体生长发育的一种极其重要的微量元素，锌元素对人体的免疫系统，神经系统，代谢系统，生长发育，智力等方面有重要影响。

化学元素将生命与化学直接联系起来，而锌作为微量元素之一，对人体生长和发育及其重要。

锌能抵抗消灭体内病原，与其他衡量元素在体内有着微妙的平衡作用，还有防癌作用。

1.1.2锌和镍在工业上的应用

锌电极具有比能量较高、资源丰富以及价格较低等优点，因此在电池工业中得到了广泛的应用［6］。

锌铬涂层属于水性金属粉图层的范畴，是当今国际上金属表面处理富有代表性的技术［7］。

作为一种多功能添加剂和半导体材料，氧化锌一直在化工，轻工，陶瓷，电子，国防，医药卫生及各种高技术产品中发挥着重要的作用。

橡胶工业中广泛使用的普通氧化锌、超细氧化锌和活性氧化锌就是利用了氧化锌与橡胶加工助剂中的某些成分（如硬脂酸）发生化学反应这一功能，使其生成有机锌盐，提高了硫化促进剂的反应活性［8］。

镍及镍合金的机械性能接近于碳钢，但是其耐碱性腐蚀的性能在金属材料中仅次于银。

镍及镍合金在浓碱中表面会生成一层黑色的保护膜，使它十分耐蚀。

因此，镍及镍合金特别适用于制造处理浓碱液设备［9］。

由于镍在高浓碱与还原性介质中具有优异的耐蚀性，因此在国内外被广泛用作高浓碱生产的主要设备，尤其对浓度>42%高浓度碱的耐蚀性是其它金属材料无可比拟的。

由于其特殊的耐蚀性及耐热性，在各种化工装置和高温装置中被广泛应用，随着铬的加入，对氯化性气液耐蚀性更好。

随着钼的加入，对盐酸的耐蚀性更好。

因而镍在各种腐蚀环境中都可显示良好的耐蚀性能，在氯碱工业的高浓碱生产中更是其它材料无法替代的［10］。

1.1.3工业废水中锌和镍的污染

①电镀锌工艺被广泛用于各种钢铁表面的表面防腐处理领域。

表面处理：

表面整平如磨光、抛光、喷砂等工序会产生大量含尘气体。

含尘气体中的粉尘可以随呼吸进入呼吸道。

当空气中粉尘浓度很高或由于粉尘的长期慢性作用，粉尘对人体的危害就明显。

镍和锌对人类的贡献和作用体现在许多方面，尤其体现在对人体的作用和在工业上的应用。

而镍和锌在工业上的应用较为广泛，特别在电镀工业上，而其废水对环境和人体的伤害是显而易见的，需要控制该污染物排放的浓度含量，使不造成严重破坏。

因此，需要测定废水浓度，从而控制排放到自然界的污染物的浓度。

1.2立题依据、意义及研究内容

分光光度法测定废水中的锌和镍是比较老的成熟方法，该方法测定锌和镍的含量其准确度和精确度都比较高。

利用分光光度计，借鉴国标法中测定镍［13］和锌［14］的方法，制作标准曲线，以及标准样品参照物。

该标准参照物要求在普通环境中稳定存在，色差能够目视比较。

所以，标准曲线要求稳定时间较长，方法简便，试剂易得。

即本论文的目标就是通过实验寻找一条能够在普通环境中稳定存在的曲线，使该曲线上均匀取出的点颜色差别较明显，可以目视比较。

通过该曲线制作标准样品参照物，以实现在没有分光光度计的情况下，可以通过颜色的比较来确定废水中锌和镍的含量是否在国家排放标准之内。

当有氧化剂存在时，丁二酮肟与镍离子形成水溶性络合物。

显色反应的机理是：

二价镍离子在氨性或碱性溶液中先被氧化剂过硫酸铵氧化成四价，然后与丁二酮肟（H2DX）形成络合物。

随溶液介质及碱度的不同，络合物分子的组成比Ni:

H2DX可能为1:

2,1:

3或1:

4。

在PH≤11.5的氨性溶液中主要形成1:

2的络合物，而在PH≥12的氢氧化钠溶液中主要形成1:

4的络合物。

2:

2配合物在440nm波长处有最大吸收峰，在530nm波长处有一小吸收峰。

而1:

4配合物最大吸收峰在440-470nm处。

废水中共存的铜（Ⅱ）、铁（Ⅲ）离子因与显色剂生成有色络合物，会干扰对镍的测定结果，用柠檬酸铵掩蔽可消除其干扰［13］。

乙酸钠M=136.08g/mol化学纯CP中国上海试剂四厂

乙酸（冰醋酸）M=60.05g/mol化学纯CP中国上海试剂四厂

氨水ρ=0.90g/mL分析纯AR国药集团化学试剂有限公司

碘片M=253.81g/mol分析纯AR国药集团化学试剂有限公司

碘化钾M=166.00g/mol分析纯AR国药集团化学试剂有限公司

柠檬酸铵M=243.22g/mol分析纯AR国药集团化学试剂有限公司

四氯化碳M=153.84g/mol分析纯AR国药集团化学试剂有限公司

2.2丁二酮肟分光光度法测废水中的镍

2.2.1镍测定实验所需试剂及其配置

1.镍标准储备液，1000mg/L：

准确称取金属镍（含量99.9%以上）0.1000g溶解在10mL硝酸溶液中（1+1V/V），加热蒸发至近干，冷却后加硝酸溶液（1+99V/V）溶解，转移到100mL容量瓶中，用水稀释至标线。

2.镍标准工作液，5μg/mL：

吸取1mL镍标准储备液于200mL容量瓶中，用水稀释至标线。

3.24.5%酒石酸钾钠溶液：

称取24.5g酒石酸钾钠于烧杯中，加水溶解后转移至100mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

4.0.5%丁二酮肟溶液：

称取0.5g丁二酮肟溶于50mL乙醇中，转移至100mL容量瓶，加水稀释定容，摇匀。

5.5%氢氧化钠溶液：

称取5g氢氧化钠溶于100mL水中。

6.4%过硫酸铵溶液：

称取4g过硫酸铵溶于100mL水中。

7.1+1V/V硝酸：

取等体积的浓硝酸与蒸馏水，将浓硝酸缓慢倒入蒸馏水中，不断搅拌。

4.锌标准工作液，10μg/mL：

吸取25.0mL100μg/mL的锌标准储备液于250mL容量瓶中，稀释定容至标线，备用。

5.锌标准工作液，2μg/mL：

吸取4.0mL100μg/mL的锌标准储备液于200mL容量瓶中，稀释定容至标线，备用。

6.（0.1%）双硫腙-（4%）Tween80溶液：

称取0.1g双硫腙（已研磨），并加入4mLTween80，加水至100mL，加热并不断搅拌至沸，取下趁热用滤纸过滤于试剂瓶中。

临用现配。

7.盐酸（2mol/L）：

取5mL浓盐酸用水稀释至60mL。

8.0.1%双硫腙-四氯化碳储备溶液：

称取0.25g双硫腙（C13H12N4S）溶于250mL四氯化碳（4.2.1），贮于棕色瓶中，放置在冰箱内。

9.0.0004%双硫腙-四氯化碳溶液：

取0.4mL双硫腙，用四氯化碳稀释到100mL，当天配置。

2.3.2锌测定实验试验方法

锌测定试验方法1：

①显色萃取：

吸取一定量，一定浓度的锌标准工作液置于分液漏斗中，加入适量的乙酸钠缓冲溶液及一定量的硫代硫酸钠溶液，充分混匀后，再加适量双硫腙四氯化碳溶液，振摇适当时间后，静置分层后。

将四氯化碳层通过少许洁净脱脂棉过滤入比色皿中。

②吸光度的测量：

立即在最大吸光波长处测量溶液的吸光度，采用适当的比色皿，以四氯化碳作为参比溶液，测定其吸光度值。

锌测定试验方法2：

吸取一定量，一定浓度的锌标准工作液于比色管中，加入适量乙酸-乙酸钠缓冲溶液，混匀，再加入适量硫代硫酸钠溶液，混匀，加入适量水，盖上瓶塞充分摇匀，再加入适量0.1%双硫腙-Tween80（4%）溶液，用水稀释至刻度，摇匀。

同时做空白（不加镍标准工作液，其余相同）。

显色适当时间，用10mm比色皿，于最大吸收波长处，以水为参比，测定其吸光度。

分光光度法快速测定工业废水中金属离子镍和锌含量的方法研究（6）: