Na2 EDTA容量法測(cè)定高鎘次氧化鋅煙塵中酸溶鋅含量

楊曉婷

（湖南有色環(huán)保研究院有限公司，湖南 長沙 410100）

次氧化鋅煙塵中仍然含有鉛、鋅、鎘、鐵等金屬。通常采用的濕法處理次氧化鋅煙塵法，是現(xiàn)階段較為成熟且相對(duì)環(huán)境友好的處理辦法。但目前對(duì)于高鎘次氧化鋅煙塵中酸溶性鋅含量的測(cè)定未有充分研究。大多數(shù)情況下，是浸出酸溶鋅后，參考鋅精礦化學(xué)分析方法［1］，對(duì)樣品中酸溶鋅的含量進(jìn)行測(cè)定，但是國標(biāo)中對(duì)于高鎘的樣品未曾提出參考方案。因此，為準(zhǔn)確測(cè)定出該類樣品中的酸溶鋅含量同時(shí)也避免采用原子吸收測(cè)鎘含量，再減鎘，計(jì)算出鋅含量。本文討論了通過加入適量碘化鉀［2］，以此來測(cè)定高鎘次氧化鋅煙塵中酸溶鋅的含量。

1 試 驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

1.1.1 主要試驗(yàn)設(shè)備與儀器

電子天平（北京賽多利斯制，精確至0.000 1 g）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（北京中興偉業(yè)制，101-2AB）；水浴恒溫振蕩器（上海博訊制，SHZ-B）；原子吸收分光光度計(jì)（普析，TAS-990）。

1.1.2 主要試驗(yàn)試劑

1.鹽酸（ρ＝1.19 g／mL）。

2.硝酸（ρ＝1.42 g／mL）。

3.硫酸（ρ＝1.85 g／mL）。

4.氯化銨：AR。

5.氨水：（1＋1）。

6.乙酸：AR。

7.乙酸鈉：AR。

8.抗壞血酸：AR。

9.過氧化氫：AR。

10.氟化鉀：50 g／L。

11.硫代硫酸鈉：AR。

12.硫酸鐵：330 g／L。

13.甲基橙指示劑：0.5 g／L。

14.二甲酚橙指示劑：5 g／L。

15.過硫酸胺：200 g／L，現(xiàn)配現(xiàn)用。

16.乙酸-乙酸鈉緩沖溶液：pH＝5.5。配制：120 g乙酸鈉溶于水中，加入10 mL乙酸，用水稀釋至1 000 mL，搖勻。

17.洗滌液：20 g氯化銨溶于1 000 mL水中，加入2～3 mL氨水混勻。

18.鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 mg／mL、10 mg／mL。

19.鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液：10 mg／mL。

20.Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.02 mol／L。配制：稱取乙二胺四乙酸二鈉18.6 g，以水加熱溶解，過濾，轉(zhuǎn)移至1 000 mL容量瓶中，定容，搖勻，靜置3 d后標(biāo)定。

標(biāo)定：移取10.00 mL含鋅10 mg／mL的鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液于300 mL燒杯中，加入氯化銨3 g，加入1滴甲基橙溶液，用硫酸（1＋1）和氨水（1＋1）調(diào)節(jié)pH，到溶液中紅色恰好消失，隨后加入1滴二甲酚橙溶液，20 mL（HAc-NaAc）緩沖溶液，用Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色為終點(diǎn)。隨同標(biāo)定作空白試驗(yàn)。

按式（1）計(jì)算Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度：

式中：c為Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，mol／mL；m1為移取鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液中鋅質(zhì)量，g；65.38為鋅的摩爾質(zhì)量，g／mol；V1為標(biāo)定時(shí)消耗Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；V0為標(biāo)定時(shí)滴定空白試驗(yàn)溶液所消耗Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL。

平行標(biāo)定3份，結(jié)果保留4位有效數(shù)字，其極差值不大于8×10-8mol／mL時(shí)，取其平均值。否則重新標(biāo)定。

1.2 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所采用的材料是高鎘次氧化鋅煙塵，該煙塵中鉛、鎘、鋅含量較高，分別為10.17%、6.39%、54.82%；鐵、鉍、銻含量為4.65%、0.75%、0.49%。稀硫酸酸溶，過濾可使鉛、鋇等共存元素分離，故后文中不再涉及鉛、鋇等元素的干擾。

1.3 試驗(yàn)研究方法

在恒溫水浴鍋中進(jìn)行可溶鋅浸出試驗(yàn)，水溫設(shè)置到試驗(yàn)溫度90℃［3］。稱0.200 0 g樣品于300 mL燒杯中，加入50 mL提前升溫至90℃的硫酸濃度（80 g／L）。浸出時(shí)間為30 min。取下冷卻至室溫，采用慢速定量濾紙過濾。用硫酸（1＋9）洗滌燒杯和沉淀各5次，再用超純水洗滌燒杯和沉淀各1次。

在濾液中加入3～5 g氯化銨，5 mL過硫酸銨，用氨水中和至沉淀完全，再過量10 mL，加熱微沸1～2 min，趁熱用快速定性濾紙過濾，用熱的洗滌液洗滌燒杯和沉淀各兩次，濾液保留。

沉淀用熱鹽酸溶于原燒杯中，用熱水洗凈濾紙，加入5 mL過硫酸氨（200 g／L）溶液，用氨水中和至沉淀完全，再過量10 mL，加熱微沸1～2 min，取下，經(jīng)原濾紙過濾保留液的燒杯中，再用熱的洗滌液洗滌燒杯和沉淀各3～4次［4］。

將濾液煮沸并濃縮至體積約為100 mL，徹底破壞過剩的過硫酸銨，取下冷卻，加入8 mL鹽酸酸化，溶液加0.1 g抗壞血酸，5 mL氟化銨，5 mL硫脲，搖勻加入兩滴對(duì)硝基苯酚，用氨水調(diào)制黃色出現(xiàn)，用硫酸調(diào)pH，至黃色剛好消失滴加二甲酚橙指示劑，加入10～20 g碘化鉀，加入20 mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液。用Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，滴定至紫紅色變?yōu)榱咙S色，為終點(diǎn)。并隨同試樣做空白試驗(yàn)。

2 浸出試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 浸出條件的選取

2.1.1 浸出液濃度影響

首先選取不同濃度的硫酸（6%、8%、10%）在90℃條件下浸出60 min，過濾后測(cè)得浸出液中鋅和鎘的含量。試驗(yàn)結(jié)果見表1，在硫酸濃度為8%時(shí)，浸出基本達(dá)到平衡，而鎘的浸出持續(xù)升高。為降低硫酸濃度過高對(duì)后續(xù)分析結(jié)果的影響，接下來的研究均采用8%的硫酸作為浸出液。（下文中w（Zn）／%、w（Cd）／%均只浸出液中的鋅、鎘含量）。

表1 硫酸濃度影響 %

2.1.2 浸出溫度的影響

選取8%的硫酸繼續(xù)在70℃、80℃、90℃條件下進(jìn)行60 min的浸出試驗(yàn)。過濾后測(cè)得浸出液中鋅和鎘的含量。參照表2中條件下的試驗(yàn)結(jié)果顯示，鋅的浸出率隨溫度升高而明顯提高，在80～90℃之間，基本達(dá)到平衡。但鎘的浸出率，在80～90℃之間，出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果見表2。鎘浸出率降低，對(duì)于測(cè)定浸出液中鋅含量形成有利條件，便于接下來鋅含量的準(zhǔn)確測(cè)定。

表2 浸出溫度的影響

2.1.3 浸出時(shí)間的影響

通過表1和表2得出適合鋅浸出的硫酸濃度為8%，浸出溫度為90℃，因此，選擇在8%的硫酸，溫度為90℃條件下分別浸出15、30、60 min。試驗(yàn)結(jié)果見表3。在浸出30 min后，鋅浸出率達(dá)到平衡。

表3 浸出時(shí)間的影響

2.1.4 小結(jié)

對(duì)于該類次氧化鋅煙塵可溶鋅的最佳浸出條件是在硫酸濃度為8%，水浴溫度為90℃條件下浸出30 min，即可最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)該類樣品中鋅的浸出。

2.2 浸出液中鎘的影響及消除

在乙酸-乙酸鈉緩沖溶液中，鎘與過量的碘化鉀在指示劑二甲酚橙的條件下，促進(jìn)生成穩(wěn)定的離子絡(luò)合物，同時(shí)消除鎘對(duì)鋅滴定的影響，稱取100 mg的金屬鋅，取最大量鎘共存元素標(biāo)準(zhǔn)，按下表的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見表4。

表4 碘化鉀掩蔽鎘測(cè)定鋅

在高鎘次氧化鋅煙塵中，鋅的滴定分析時(shí)，根據(jù)試樣中的鎘含量，加入適量的碘化鉀，掩蔽鎘元素對(duì)鋅滴定的影響，滴定終點(diǎn)明顯。表4的結(jié)果顯示，鎘含量越高所需加入的碘化鉀也就越多，碘化鉀的加入量與對(duì)鎘的掩蔽之間沒有明顯的比例關(guān)系，當(dāng)鎘含量偏高時(shí)，可以逐步加入碘化鉀，使其能達(dá)到較好的掩蔽效果，在觀察溶液中紫黑色完全轉(zhuǎn)化為紫紅色時(shí)，則是碘化鉀加入量最合適，也是掩蔽效果最佳時(shí)，繼續(xù)滴定，終點(diǎn)明顯。測(cè)得鋅量與加入鋅量結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)。

2.3 加標(biāo)試驗(yàn)

按照前文所述方法對(duì)樣品1＃、2＃進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表5。表5結(jié)果顯示，樣品的加標(biāo)回收率在100.4%～101.3%之間，穩(wěn)定性較高，方法可行性良好。

2.4 重復(fù)性及再現(xiàn)性

為驗(yàn)證該方法的可行性，選取2個(gè)高鎘次氧化鋅煙塵按照本文中方法測(cè)定酸溶鋅含量，結(jié)果見表6。

表6 重復(fù)性及再現(xiàn)性試驗(yàn) %

由表6重復(fù)性及再現(xiàn)性試驗(yàn)可知，標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1%，結(jié)果精密度較高，該方法可以應(yīng)用于高鎘次氧化鋅煙塵中酸溶鋅的測(cè)定。

3 結(jié) 論

該方法利用8%的硫酸溶液在90℃的恒溫水浴鍋中浸出酸溶鋅，再通過加入適量碘化鉀掩蔽溶液中與鋅一同浸出的鎘，達(dá)到測(cè)定樣品中酸溶鋅的目的。研究顯示，該方法對(duì)于這類高鎘次氧化鋅煙塵中酸溶鋅的測(cè)定，結(jié)果可靠。