电解液中铜分析结果准确性探析_赵晓.pdf

512023 年4月电解液中铜分析结果准确性探析电解液中铜分析结果准确性探析赵晓，李欣娜（金川集团铜业有限公司，甘肃金昌，737100）摘 要：电解液中铜离子的准确控制是生产高品质阴极铜的重要条件，但在分析中常常遇到检测结果不稳定，误差较大的情况，非常不利于整个工艺流程的控制，最终影响阴极铜产品的质量，因此，文章通过对硫代硫酸钠标准溶液配制过程中的试剂、水、玻璃器皿的影响程度，以及标定过程中试剂反应时间、结果的重现性，电解液中各种杂质元素对铜的干扰情况和温度变化对结果的影响等逐一进行条件试验，最终选择最适宜的检测条件，能够很好地解决电解液中铜离子分析结果不准确的问题。关键词：硫代硫酸；配制；标定；电解液；铜中图分类号：O627.1 文献标志码：A 文章编号：1008-3103（2023）02-0051-04Analysis of the Accuracy of Copper in ElectrolyteZhaoXiao，LiXin-na（JinchuanGroupCopperCo.LTD，JinchangGansu737100，China）Abstract：Theaccuratecontrolofcopperionsintheelectrolyteisanimportantconditionfortheproductionofhigh-qualitycathodecopper.However，intheanalysis，theunstabletestresultsandlargeerrorsareoftenencountered，whichisnotconducivetothecontrolofthewholeprocessandultimatelyaffectsthequalityofcathodecopperproducts.Therefore，throughtheinfluencedegreeofreagents，waterandglasswareinthepreparationprocessofsodiumthiosulfatestandardsolution，Duringthecalibrationprocess，thereagentreactiontime，thereproducibilityoftheresults，theinterferenceofvariousimpurityelementsintheelectrolyteoncopperandtheinfluenceoftemperaturechangeontheresultsweretestedonebyone，andthemostappropriatedetectionconditionswereselected，whichcouldsolvetheproblemofinaccuratecopperionanalysisresultsintheelectrolyte.Keywords：thiosulfuricacid；prepare；calibration；electrolyte；copper作者简介：赵晓（1983），女，甘肃金塔人，本科，工程师，研究方向为有色金属分析检测。0 引言准确测定电解液中的铜，将铜控制在所需范围内，可以对生产起到较好的指导作用。硫代硫酸钠滴定铜是应用较为广泛的分析方法1，因此硫代硫酸钠标准溶液的稳定性和准确性、电解液中杂质元素的干扰、样品预处理等，都是影响电解液中铜测定准确性的重要因素。本文将通过具体实验逐一对影响因素进行分析，寻找最优的分析条件。1 硫代硫酸钠的制备1.1 硫代硫酸钠的制备称取 5g 无水碳酸钠完全溶于 2000mL 水中，再称取 149g 硫代硫酸钠溶于此溶液中，在配制硫代硫酸钠溶液时发现，如果先把硫代硫酸钠溶于水中，溶液会立即变浑浊，再加入无水碳酸钠溶液也不会清澈，同时，此溶液在标定时会出现结果不稳定的现象，因此我们将试剂加入顺序进行调整，在配置硫代硫酸钠标准溶液时先加入无水碳酸钠，待溶解完全后，再加入硫代硫酸钠，将标准溶液放在电热板上加热煮沸，并保持煮沸状态 10min 后取下，自然冷却，放置 15 天后过滤至 20L 的棕色下口瓶中摇匀，进行标定。1.2 结果与讨论1.2.1 影响因素讨论由于硫代硫酸钠非常容易变质，可以和氧、二氧化碳反应，见光易分解，还会被水中的微生物分解2，DOI:10.14127/ki.jiangxihuagong.2023.02.001522023 年第 2 期（总第 166 期）在对硫代硫酸钠进行配置过程中发现，硫代硫酸钠在配制和标定时常出现的问题有溶液浑浊和有沉淀析出，为此对配制标准溶液的试剂、水、储存标准溶液的下口瓶进行逐一排查。1.2.2 试剂影响目前配置硫代硫酸标准溶液所使用的无水碳酸钠和硫代硫酸钠试剂均为 AR 分析纯，主要成分含量均大于 99%，均为 2020 年 3 月之后生产的，每箱都有出厂检验合格证，打开后瓶内试剂无变色、结块等现象，符合使用要求。将配好的硫代硫酸钠标准液储存于棕色下口瓶中，置于无日光照射的室内，根据放置时间的不同，溶液外观具体变化见表 1。表 1 硫代硫酸钠放置时间不同的外观变化溶液编号1 个月2 个月3 个月4 个月5 个月6 个月1无变化无变化无变化无变化溶液浑浊浑浊，有少量白色絮状物体析出2无变化无变化无变化溶液浑浊 浑浊，表层有少量白色絮状物体析出浑浊，白色絮状物体增多3无变化无变化无变化溶液浑浊 浑浊，溶液有少量白色絮状物体析出浑浊，白色絮状物体增多通过硫代硫酸钠标准溶液放置时间的试验可看出，3 瓶溶液中 1 号溶液在放置 6 个月之后出现浑浊，2 号和3 号在 5 个月之后出现浑浊，在日常使用时，标准溶液从配置好并放置 1520 天标定后，使用时间最多为 2 个月，最少为 10 天，总共放置使用时间不超过 3 个月，由此可看出，试剂对于标准溶液稳定性的影响不大。1.2.3 水的影响目前现场使用配制硫代硫酸钠标准溶液的水有蒸馏水、实验室纯水机制出的超纯水、工业纯水机制出的纯水和桶装饮用水，使用不同的水按照 1.1的步骤配置硫代硫酸钠，避光放置两周后过滤稀释至下口瓶中摇匀后的现象和指标见表 2。表 2 不同水配制硫代硫酸钠标准溶液情况对比表名称水 pH硫代硫酸钠溶液 pH外观判定结果蒸馏水179清澈可用279清澈可用379清澈可用479清澈可用超纯水56.57.5清澈不可用66.57.5清澈不可用76.57.5清澈不可用86.57.5清澈不可用工业纯水设备制备的水967清澈不可用1067清澈不可用1167有少量浑浊不可用1267清澈不可用桶装纯净饮用水136.5-78.5-9清澈可用146.5-78.5-9清澈可用156.5-78.5-9清澈可用166.5-78.5-9清澈可用通过表 2 可看出，蒸馏水和桶装纯净水可用，超纯水和工业纯水不可用，这主要是由于超纯水是通过工业纯水二次净化后制取的，而工业纯净水的水质跟膜管的使用时间、清洗情况等息息相关，尤其是细菌和微生物的清洗情况尤其不稳定，这在配制标准溶液时就可看出。但是蒸馏水制水时间较长，无法满足现场配制大量标准溶液的需求，因此选择桶装纯净饮用水制备标准溶液。1.2.4 下口瓶清洁度的影响用于储备硫代硫酸钠的下口瓶均为棕色，符合标准要求，但由于硫代硫酸钠用量较大，均使用 20L 的下口瓶，清洗时较为不便，20L 下口瓶瓶高 50cm，下532023 年4月电解液中铜分析结果准确性探析底直径 30cm，为此通过查找，发现有一款长 60cm 的暖壶刷，刷头可弯曲，刚好可用于这种较大的下口瓶的清洁。经过现场使用 3 个月后反馈，这款刷子可将平时瓶底和瓶体有弧度的地方及清洁不到的位置都清洗干净，避免了长时间储存硫代硫酸钠溶液不能彻底清洗，从而滋生细菌和微生物的问题。同时为了更好地降低容器滋生细菌的问题，研究人员还会对下口瓶用桶装饮用水进行反复烫洗，这降低了影响分析准确性的因素。2 硫代硫酸钠的标定2.1 标定方法称取 0.5g 于 120烘干至恒重的重铬酸钾于 100mL容量瓶中，加水溶解后摇匀。移取 10mL 于 500mL碘量瓶中，加入 2g 碘化钾和 20mL 硫酸（20%），摇匀，于暗室静置 10min，加入 150mL 水，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，近终点时，加入 2mL 淀粉指示剂（10g/L），继续滴定至溶液从蓝色变成亮绿色为终点，随同样品做空白3。2.2 结果与讨论2.2.1 影响因素讨论在标定的过程中，存在的影响因素，包括玻璃仪器的准确性、试剂加入量、静置时间、操作手法，目前使用的玻璃仪器均经过持有玻璃仪器校检资格证的人员进行校检，且均在有效期内，属于合格可使用的；操作人员均为持有高级化学检验资格证，且从业时间均为 15 年以上的人员；所以此次重点是试剂加入的静置时间4。2.2.2 碘化钾和硫酸的静置时间因碘化钾易挥发，在加入碘化钾和硫酸后应立即盖上碘量瓶的盖子并水封瓶口，存入暗室5，在不同时间下硫代硫酸钠的浓度情况见表 3。从表 3 可看出，静置时间越长，硫代硫酸钠浓度越低，通过图 1，可清晰看出变化规律。从图 1 可看出，静置 8 分钟到 12 分钟时，硫代硫酸钠溶液浓度较为稳定，随着时间的延长，浓度会越来越低，因此在标定过程中，一定要严格控制标定时间，在 8 分钟到 12 分钟内将同组的平行样品滴定完成。3 电解液的滴定3.1 分析方法吸取 1mL 电解液于 500mL 烧杯中，加入 50mL蒸馏水，滴加氨水至蓝色沉淀出现并过量 2 滴，再加入3g 氟化氢铵，用力摇晃直至蓝色沉淀消失，加入 3g碘化钾，用 0.03mol/L 的硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加入 5mL0.5%的淀粉指示剂，继续滴至继续滴定至蓝色消失为终点，记录滴定消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积。3.2 结果与讨论3.2.1 影响因素讨论现场影响电解液中的铜分析准确性的因素为杂质干扰和温度变化。杂质元素主要是金属元素金、银、铂、硒、砷、锑、铋6，这部分杂质大多沉入底部形成阳极表 3 静置不同时间硫代硫酸钠的浓度变化表静置时间（min）05810121518202530硫代硫酸钠浓度（mol/L）0.035470.035430.035410.035410.035410.034370.034370.034350.034290.03522图 1 静置不同时间硫代硫酸钠的浓度变化硫代硫酸钠浓度（mol/L）静置时间（min）0.03550.035450.03540.035350.03530.035250.03520.035150.03510.035050.03512345678910542023 年第 2 期（总第 166 期）泥，溶液中砷、锑、铋含量较少7-13，在硫代硫酸钠滴定铜时，对结果影响不大；而温度的变化对电解液滴定结果的影响较大，因此主要是对这部分进行试验。3.2.2 温度变化对分析结果的影响样品在不同温度下，使用硫代硫酸钠滴定样品中的铜，结果变化情况见表 4。图 2 温度对硫代硫酸钠滴定铜结果的影响表 4 温度对硫代硫酸钠滴定铜结果的影响温度（）20304349536268727883结果（g/L）30.4534.7538.6242.5342.7943.1943.2543.2543.2543.12从表 4 可以看出温度对分析结果的影响较大，可通过折线图 2 清晰地看出变化趋势。从图 2 可看出，电解液温度在 2668时，铜的分析结果是逐渐上升的过程，到了 6872有一个稳定期，之后随着温度升高，结果呈出逐渐降低的趋势，因此将水浴锅温度控制在 70，恒温加热样品 10 分钟后再进行分析，样品结果较为稳定。4 结语通过大量的实验对硫代硫酸钠滴定电解液过程中的各种影响因素进行逐一排查，最终确定在配制和标定硫代硫酸钠过程中，需要采取的各项措施有效减小误差。在后续滴定过程中，电解液对温度较为敏感，要严格控制样品的温度，确保铜分析结果的准确性，最终达到对生产具有较高指导意义的目的。参 考