铜、钴、镍生产的化验技术初探

2022-09-10

一、前言

国内外相关文献报道中, 主要采用阳极溶出伏安法对铜进行测定、化验, 而钴、镍主要选取吸附溶出伏安法。本文通过在氨-氯化铵缓冲溶液中建立一个锌试剂-丁二酮肟体系, 以此在相应的实验仪器参数、条件下, 采用差分脉冲吸附溶出伏安法对铜、钴、镍进行测定、化验。

二、差分脉冲吸附溶出伏安法测定、化验铜、钴、镍

1. 铜、钴、镍生产的化验实验仪器、试剂

(1) 实验仪器

主要包括: (1) 三电极系统:将饱和甘汞电极作为参比电极, 将玻碳电极作工作电极或者辅助电极; (2) 原子型1810a摩尔超纯水机 (由上海摩勒科技仪器有限公司生产制造) ; (3) PB203-N电子天平 (由上海梅特勒-托利多仪器有限公司生产制造) ; (4) E-201-C型p H复合电极 (上海精科雷磁) ; (5) PHS-25型p H计 (上海精科雷磁) ; (6) Optima5300ICP-AES (Perkin Elmer公司) 。

(2) 实验试剂

主要包括:亚硫酸钠溶液 (20.0g/L) 、氨-氯化铵缓冲溶液 (48m L浓氨水, PH=9.50, 500m L, 70.000g氯化铵) 、锌试剂的乙醇溶液 (500m L, 0.220g/L) 、丁二酮肟的乙醇溶液 (500m L, 0.220g/L) 以及硝酸锌 (250m L, 65.000g/L) 镍、钴以及铜的标准储备液 (250m L, 1.00g/L) 。

2. 实验方法

将适量的铜、钴、镍的标准溶液、0.50m L亚硫酸钠、0.15m L丁二酮肟、3.00m L锌试剂、10.0m L氨-氯化铵缓冲溶液以及1.00m L锌电解液加入25m L容量瓶中, 对其进行稀释处理, 稀释至刻度位置, 揺均之后将其置于小烧杯中, 储存于25℃室温中, 放置时间为10min, 当氧气反应结束之后, 选用阴极差分脉冲伏安法进行扫描, 在-0.65V时记录铜的峰电流, 在-0.92V时记录钴的峰电流, 在-1.06V时记录镍的峰电流。每一个试样分别重复扫描4次, 然后取每一个试样在第4次扫描完成之后的伏安曲线。

实验仪器的参数, 主要包括: (1) 静置时间 (100s) ; (2) 脉冲周期 (0.2s) ; (3) 脉冲宽度 (0.06s) ; (4) 扫描范围 (0-1.2V) 。

3. 实验结果分析

(1) 扫描时间间隔

扫描时间间隔, 实质上就是两次重复扫描在时间上的间隔。扫描仪器在运行过程中, 会对工作电极施加初始电压, 若是连续两次扫描时的时间间隔比较短, 那么前一次扫描产生的法拉第电流就会对第二次扫描的结果造成影响, 导致重现性差。由实验结果可知, 静止时间在超过100s的时候, 连续两次扫描基本上处于一个重合状态, 所以应当将连续两次扫描的时间间隔设定为100s。

(2) 合理选择锌试剂加入量

根据上述实验方法, 对锌试剂的加入量进行相应的设定, 将其设定为1.00m L、3.00m L、5.00m L, 然后选取阴极差分脉冲伏安法进行扫描处理, 记录铜的峰电流、钴的峰电流以及镍的峰电流, 如表1所示。

由表1可知, 锌试剂加入量为3.00m L的时候, 铜、钴、镍三个元素的析出电位处于一个稳定的状况, 而且峰电流的大小适中, 峰形比较好。所以, 在本次实验过程中, 应当选取3.00m L锌试剂加入量。如图1所示, 不同锌试剂加入量对铜、钴、镍的峰电流影响。

(3) 合理选择丁二酮肟加入量

根据上述实验方法对丁二酮肟的加入量进行相应的设定, 将其设定为0.15m L、0.50m L、0.70m L, 然后选取阴极差分脉冲伏安法进行扫描处理, 记录铜的峰电流、钴的峰电流以及镍的峰电流, 如表2所示。

由表2可知, 加入量为0.15m L的时候, 铜、钴、镍三个元素的析出电位处于一个稳定的状况, 而且峰电流的大小适中, 峰形比较好。加入量为0.70m L的时候, 铜、钴、镍三个元素的析出电位不够稳定, 铜、钴的峰电流较低, 而镍的峰电流较高, 锋形比较差。所以, 在本次实验过程中, 应当选取0.15m L丁二酮肟加入量。如图2所示, 不同锌试剂加入量对铜、钴、镍的峰电流影响。

(4) 合理选择亚硫酸钠加入量

在已经除去溶液的溶解氧中应用亚硫酸钠, 当亚硫酸钠加入量为0.50m L的时候, 不仅能够有效的将溶液中含有的氧去除, 还能够确保铜、钴、镍的峰电流处于一个较高的水平, 保持良好的峰形。除此之外, 在温度处于25℃的时候, 需要将溶液放置10min, 只有这样才能够将溶解氧彻底消除, 如图3所示。

(5) 测定样品

按照上述实验方法, 采取ICP-AES光谱仪进行测定, 主要在于ICP-AES光谱仪具有效率高、准确性强等特点;由标准工作曲线中获取铜、钴、镍含量, 结果见表3。与相关研究结果基本吻合。

三、结语

就目前来看, 采用伏安法同时对多种金属离子进行分析、测定的相关文献报道比较多, 主要包括:差分脉冲阳极与吸附溶出伏安法、方波阳极与吸附溶出伏安法、2.5次微分溶出伏安法、阳极溶出伏安法、导数阳极溶出伏安法、微波消解-溶出伏安法;运用这些方法化验、测定铜、钴、镍。这在很大程度上提升了铜、钴、镍的检测、化验灵敏度。

摘要：电解精炼, 会增加锌电解液中杂质离子的数量, 当杂质离子累积到一定数量的时候, 会对锌的电沉积造成影响, 其中含有的铜、钴、镍例子容易在阴极电中析出, 并与锌结合在一起形成微电流, 造成已经析出的锌出现反溶液状况, 所以对于锌电解液中的铜、钴、镍测定, 对于工业生产中湿法炼锌中锌的整体质量具有十分重要的作用。

关键词：铜,钴,镍,化验技术,生产