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環(huán)境友好的處理辦法。但目前對于高鎘次氧化鋅煙塵中酸溶性鋅含量的測定未有充分研究。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］，對樣品中酸溶鋅的含量進行測定，但是國標(biāo)中對于高鎘的樣品未曾提出參考方案。因此，為準(zhǔn)確測定出該類樣品中的酸溶鋅含量同時也避免采用原子吸收測鎘含量，再減鎘，計算出鋅含量。本文討論了通過加入適量碘化鉀［2］，以此來測定高鎘次氧化鋅煙塵中酸溶鋅的含量。

1 試 驗

1.1 儀器與試劑

1.1.1 主要試驗設(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（普析，TAS-990）。

1.1.2 主要試驗試劑

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。隨同標(biāo)定作空白試驗。

按式（1）計算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)定時消耗Na2EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；V0為標(biāo)定時滴定空白試驗溶液所消耗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，取其平均值。否則重新標(biāo)定。

1.2 試驗原料

試驗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 試驗研究方法

在恒溫水浴鍋中進行可溶鋅浸出試驗，水溫設(shè)置到試驗溫度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。并隨同試樣做空白試驗。

2 浸出試驗結(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，過濾后測得浸出液中鋅和鎘的含量。試驗結(jié)果見表1，在硫酸濃度為8%時，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℃條件下進行60 min的浸出試驗。過濾后測得浸出液中鋅和鎘的含量。參照表2中條件下的試驗結(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。試驗結(jié)果見表2。鎘浸出率降低，對于測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)確測定。

表2 浸出溫度的影響

2.1.3 浸出時間的影響

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 浸出時間的影響

2.1.4 小結(jié)

對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，即可最大程度實現(xiàn)對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，促進生成穩(wěn)定的離子絡(luò)合物，同時消除鎘對鋅滴定的影響，稱取100 mg的金屬鋅，取最大量鎘共存元素標(biāo)準(zhǔn)，按下表的步驟進行試驗，測定結(jié)果見表4。

表4 碘化鉀掩蔽鎘測定鋅

在高鎘次氧化鋅煙塵中，鋅的滴定分析時，根據(jù)試樣中的鎘含量，加入適量的碘化鉀，掩蔽鎘元素對鋅滴定的影響，滴定終點明顯。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鎘的掩蔽之間沒有明顯的比例關(guān)系，當(dāng)鎘含量偏高時，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，則是碘化鉀加入量最合適，也是掩蔽效果最佳時，繼續(xù)滴定，終點明顯。測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

按照前文所述方法對樣品1＃、2＃進行加標(biāo)回收試驗，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

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

表6 重復(fù)性及再現(xiàn)性試驗 %

由表6重復(fù)性及再現(xiàn)性試驗可知，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)到測定樣品中酸溶鋅的目的。研究顯示，該方法對于這類高鎘次氧化鋅煙塵中酸溶鋅的測定，結(jié)果可靠。