铬天青S分光光度法快速测定锌锭中的铝含量_杨爱红.pdf

第 39 卷第 3 期2023 年 6 月湖南有色金属HUNAN NONFEOUS METALS作者简介:杨爱红(1975)，女，助理工程师，主要从事有色冶金分析工作。铬天青 S 分光光度法快速测定锌锭中的铝含量杨爱红1，田景春1，宋志红1，谢华平1，李力2(1.沅陵山能环保科技有限公司，湖南 怀化419600;2.湖南省地质灾害调查监测所，湖南 长沙410000)摘要:文章依据 GB/T 12689.12010，通过酸度试验、试剂加入量和加标回收试验、精密度试验等，对铬天青 S 分光光度法快速测定锌锭中的铝含量的检测方法进行了优化。该法相比原方法减少了调节 pH 值的步骤，且减少了三种其它试剂的加入。加标回收率为 98.93%100.82%，方法相对标准偏差为 4.28%6.43%。关键词:铬天青 S;分光光度法;锌锭;铝中图分类号:TG115.3+3文献标识码:A文章编号:1003 5540(2023)03 0099 04铝是一种银白色轻金属，较锌活泼，有延展性，广泛应用于航空、建筑、汽车等领域，应用十分广泛;在锌铝合金中铝是一种重要成分，但在锌锭、锌粉中又是一种杂质成分，因此准确测定锌锭、锌粉中铝含量是考察锌锭、锌粉质量的重要依据。目前锌锭、锌粉中铝的测定方法依据的是GB/T12689.120101 及 GB/T 12689.1220042 两个国家标准，GB/T 12689.12010 对不同范围铝含量的测定方法由低至高有三个方法，锌锭、锌粉中铝含量较低，大部分生产企业一般采用铬天青 S 分光光度法，GB/T 12689.122004 是用 ICP-OES 法测定低含量或微量铝，ICP-OES 法和铬天青 S 法是目前大部分生产企业锌锭及锌粉中铝含量的测定使用最广泛的分析方法，但是 ICP-OES 因其设备较贵，在很多小型企业中难以实现，故锌锭及锌粉中微量铝的测定大部分选择分光光度法测定，但国家标准 GB/T12689.12010 中分光光度法测定锌锭及锌粉中铝含量使用药剂较多，操作过程较繁琐，对分析人员操作水平要求较高，一般化验员难以掌握，分析结果重现性欠佳。为此，试验以 GB/T 12689.12010 为基础，在参考了大部分文献的基础下 3 5，经过大量试验研究，总结归纳出了铬天青 S 分光光度法快速测定锌锭中的铝含量。该方法能准确、简便、快速、稳定的测定锌锭及锌粉中铝含量，特别是酸度容易控制，分析结果重现性较好;完全符合锌锭中铝含量的测定。1试验部分1.1试验原理试样经盐酸及过氧化氢溶解，在盐酸介质中，用抗坏血酸作掩蔽剂，以乙酸乙酸钠作缓冲剂，用OP 提高灵敏度，在 pH5.5 6 时铝与铬天青 S 生成稳定的紫红色络合物，于波长 560 nm 处测定其吸光度。1.2试剂及仪器设备1.盐酸(=1.19 g/mL G)。2.乙酸乙酸钠缓冲溶液:300 g 无水乙酸钠溶于 500 mL 水中，加 36 mL 冰乙酸，用水定容至 1 000mL(其 pH 值为 5.5 6)。3.铬天青 S 溶液 0.1%:0.5 g 铬天青 S 溶于 50mL 乙醇中，用水定容至 500 mL。4.铝标准溶液 10 g/mL:称 1.000 g 纯铝加 50mL HCl 和数滴 H2O2，低温加热分解完全。冷却，移入 1 000 mL 容量瓶中，以水定容。将此溶液稀释100 倍。5.抗坏血酸 5%:称 5 g 抗坏血酸溶于 100 mL水中。6.聚乙二醇辛基苯基醚(简称 OP)溶液 0.5%:移取 0.5 mL OP 溶于 100 mL 水中。7.高纯锌粉(铝小于 0.000 1%)。8.过氧化氢 30%9.仪器设备:722 型可见光分光光度计(3 cm 比色皿);电子天平;pH 计。99湖南有色金属第 39 卷1.3试验方法1.3.1试样的测定称取 0.500 0 g 锌锭于 250 mL 烧杯中，加 5 mLHCl，2 滴过氧化氢，低温加热溶解完全，并蒸至湿盐状，取下冷却，用水吹洗杯壁及表面皿，加热蒸至湿盐状，取下冷却，吹洗杯壁及表面皿，加少量水加热溶解盐类，取下冷却，移入 100 mL 容量瓶中，先加 5mL 乙酸乙酸钠缓冲溶液，摇匀，再加 2 mL 抗坏血酸，4 mL 铬天青 S 溶液，2 mL OP 溶液，以水定容。放置 15 min，以锌粉试剂空白为参比，用 3 cm 比色皿于波长 560 nm 处测量吸光度。1.3.2标准曲线绘制准确移取 0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL 铝标准溶液于 250 mL 烧杯中，准确加入 0.500 0 g 高纯锌粉，加 5 mL HCl，低温加热溶解完全，并蒸至湿盐状，取下冷却，用水吹洗杯壁及表面皿，加热蒸至湿盐状，取下冷却，吹洗杯壁及表面皿，加少量水加热溶解盐类，取下冷却，移入100 mL 容量瓶中，先加5 mL乙酸乙酸钠缓冲溶液，摇匀，再加 2 mL 抗坏血酸，4 mL 铬天青 S 溶液，2 mL OP 溶液，以水定容。放置15 min，以锌粉试剂空白为参比，用3 cm 比色皿于波长 560 nm 处测量吸光度。以铝浓度和吸光值绘制工作曲线。2结果与讨论2.1酸度(pH 值)对测定结果的影响按试验方法，通过改变测定溶液 pH 值，考查不同 pH 值条件下对测定结果的影响，见表 1。表 1pH 值对测定结果的影响%不同 pH 值1.01.52.03.04.04.55.06.0标准值样品 1#BYG502BYG5030.002 10.002 90.003 90.001 80.002 30.003 50.000 60.001 50.002 70.000 60.001 40.002 60.000 70.001 40.002 60.000 50.001 60.002 50.000 40.001 00.002 30.000 20.000 80.002 10.000 70.001 50.002 8注:pH 无量纲。表 1 结果表明:测定结果受酸度影响较大，在加水溶解盐类之前留酸太多，加水溶解盐类之后(pH值 2.0 时)，缓冲溶液将无法缓冲，pH 值达不到试验要求，铬天青 S 与其它杂质络合使结果偏高，若酸蒸得太尽，加水溶解盐类后(pH 值 4.5)，溶液出现浑浊，使测定结果偏低;因在操作过程中酸度较难控制，因此本方法采用两次蒸酸，使其酸度较易控制。2.2抗坏血酸对测定结果的影响。按试验方法，通过改变抗坏血酸加入量，考查抗坏血酸加入量对测定结果的影响，见表 2。表 2抗坏血酸加入量对测定结果的影响抗坏血酸用量/mL00.51.01.52.02.53.0样品 1#/%BYG502/%BYG503/%0.001 80.002 30.004 10.001 70.002 10.003 90.001 40.002 00.003 60.001 10.001 80.003 40.000 60.001 40.002 70.000 60.001 50.002 60.000 70.001 40.002 8表 2 结果表明:不加入抗坏血酸，溶液中的铁参与反应，与铬天青 S 络合，使结果偏高，当抗坏血酸加入 2 mL 以上时结果趋于稳定，综合考虑试验要求及分析成本，本法选用加入抗坏血酸 2 mL。2.3显色剂铬天青 S 加入量对测定结果的影响。按照试验方法，通过改变铬天青 S 加入量，考查铬天青 S 加入量对测定结果的影响，见表 3。表 3铬天青 S 加入量对测定结果的影响铬天青 S 用量/mL0.51.02.03.04.05.06.0样品 1#/%BYG502/%BYG503/%0.000 20.000 40.001 00.000 20.000 60.001 50.000 30.000 90.001 80.000 40.001 00.002 20.000 60.001 40.002 60.000 60.001 40.002 70.000 70.001 30.002 7表 3 结果表明:铬天青 S 加入量达到 4.0 mL 时结果趋于稳定，综合考虑试验要求及分析成本，本法选用加入铬天青 S 量为 4 mL。2.4OP 溶液对吸光度的影响按试验方法，通过将10 g Al 标准溶液中加入不同量 OP 溶液，测定溶液吸光度，其结果如图1 所示。001第 3 期杨爱红，等:铬天青 S 分光光度法快速测定锌锭中的铝含量图 1OP 溶液加入量与吸光度关系曲线图由图 1 结果表明:0.5%OP 加入 2 mL 时，灵敏度最高，综合考虑试验要求，因此本法选用加入0.5%OP 量为 2 mL。2.5标准曲线的绘制按照试验方法绘制标准曲线图，如图 2 所示。从图2可知，在试验条件下测定的铝系列标准图 2铝浓度与吸光度关系曲线图溶液的吸光度并绘制的标准曲线具有很好的相关性，且铝含量在 0 20 g 范围内线性关系较好。2.6加标回收试验通过对 3 个锌锭国家标准物质样品进行加标回收，结果见表 4。表 4加标回收试验结果样品编号称样量/g(Al)/g加入标准溶液的量/gm(Al)总量/gm(Al)测得量/g回收率/%1#0.501 83.512 610.000 013.512 613.472 299.70BYG5020.515 67.837 110.000 017.837 117.983 9100.82BYG5030.507 814.370 710.000 024.370 724.109 898.93由表 4 可知，本方法加标回收率在 98.93%100.82%，表明该方法准确度较高。2.7方法的精密度统计在试验条件下对一个本厂生产的锌锭及两个锌锭标准样品进行多次测定，其精密度和准确度结果与统计见表 5。表 5精密度测定结果与统计%样品编号测定结果(Al)XSD1#0.000 6，0.000 7，0.000 7，0.000 7，0.000 7，0.000 7，0.000 7，0.000 7，0.000 6，0.000 70.000 76.43BYG5020.001 5，0.001 4，0.001 6，0.001 4，0.001 6，0.001 5，0.001 6，0.001 5，0.001 4，0.001 50.001 55.47BYG5030.002 7，0.002 6，0.002 8，0.002 7，0.002 8，0.002 9，0.002 6，0.002 8，0.002 7，0.002 90.002 84.28由表 5 可知，方法多次测定结果相对标准偏差4.28%6.43%，表明方法的精密度较高。3结论1.本方法以 GB/T 12689.12010 为基础，对铬天青 S 分光光度法测定锌锭中的铝含量做了方法优化，试验条件下对测定样品只需加入缓冲溶液、抗坏血酸、铬天青 S 溶液、OP 溶液等几样试剂，相比原方法减少了调节 pH 值的步骤，且减少了三种其他试剂的加入。2.本方法采用铬天青 S 分光光度法测定锌锭中铝的含量，通过分析测试相关标准溶液，获得铝含量和吸光度对应的标准曲线，并验证了标准曲线准确度和精密度，证明该方法具有较高的准确度和精密度。3.探究了铬天青 S 分光光度法测定锌锭及锌粉中铝含量时 pH 值及各种试剂用量对分析结果的影响，结果表明控制适当的 pH 值及合理的试剂用量能准确测定锌锭及锌粉中铝的含量。4.本分析方法分析手续简单快速，不需要贵重仪器。方法适用于测定锌锭、锌合金及电池用锌粉中 0.000 5%0.1%的铝。参考文献:1中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.锌及锌合金化学分析方法 第 1 部分:铝量的测定 铬天青 S 聚乙二醇辛基苯基醚 溴化十六烷基吡啶分光光度法、CAS 分光光度法和 EDTA 滴定法:GB/T12689.12010S.北京:中国标准出版社，2011.101湖南有色金属第 39 卷 2中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.锌及锌合金化学分析方法 铅、镉、铁、铜、锡、铝、砷、锑、镁、镧、铈量的测定 电感耦合等