火焰原子吸收光谱法测定镀镍溶液中的镍

2014-11-25丘山郑宗耀丘星初储荣邦

电镀与涂饰 2014年19期

丘山，郑宗耀，丘星初，储荣邦 *

（1.广州市佳朋金属表面处理科技有限公司，广东广州 511483；2.南京724 研究所，江苏南京 210013）

在电镀工业中镀镍包括许多镀种，较常应用的有普通镀镍、半光亮镀镍、光亮镀镍、高硫镍镀镍、封闭镀镍、高应力镀镍、锻面镍镀镍、深孔零件镀镍和镀枪色镍[1]，此外还有中性镀镍和氨基磺酸盐镀镍等等。这些镀液含镍量的测定，均采用在氨性溶液中以紫脲酸铵为指示剂的EDTA(乙二胺四乙酸)滴定法[2]。由于镀液中有Cu2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+等二价金属杂质离子共存，分析结果往往偏高，而且操作手续都较繁复冗长，难以适应电镀工业园区内大批量样品快速分析的要求。本文采用火焰原子吸收光谱法测定镍含量，弥补了化学分析的不足。

1 仪器和试剂

(1)原子吸收分光光度计：采用北京普析通用仪器有限公司出品的TAS-990 型原子吸收分光光度计，光源为镍空心阴极灯，灯电流12 mA，入射狭缝宽度0.05 mm，灯头高度10 mm，灯头长度100 mm，空气压力0.2 MPa，空气流量5 L/min，乙炔压力0.05 MPa，乙炔流量1.0 L/min。鉴于原子吸收分光光度计的型号甚多，上述仪器工作参数仅供参考。先进的原子吸收分光光度计在给出波长后，能自动优化测定条件并打印出分析结果。

(2)镍标准溶液：ρ(Ni2+)=5 mg/mL，称取优级纯六水合硫酸镍2.239 5 g 溶于水中，移入100 mL 容量瓶，加水定容，混匀。

(3)(1+1)硝酸溶液：密度1.42 g/mL 的分析纯硝酸与等体积水混合。

(4)基体溶液：按各镀种所有成分的开缸浓度配制，但不含镍。

(5)基体使用液：吸取上述基体溶液25 mL，移入500 mL 容量瓶，加水定容，混匀。

2 分析方法

2.1 待测液的制备

准确吸取冷却至室温的镀液5 mL，移入100 mL容量瓶中，加水定容，混匀，稀释倍数为20。

2.2 用工作曲线法测定镍

准确吸取镍标准溶液2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mL，分别移入5 个50 mL 容量瓶中，各加基体使用液10 mL和(1+1)硝酸溶液1 mL，加水定容，混匀，即得含镍量分别为10.00、20.00、30.00、40.00和50.00 mg 的标准系列，调好仪器工作参数后，用水调节零点，测量每份溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，镍含量为横坐标，绘制吸光度–镍含量工作曲线或给出回归方程。

准确吸取待测液10.00 mL，移入50 mL 容量瓶中，加(1+1)硝酸1 mL，加水定容，混匀。在测定标准镍溶液吸光度的同时，测定此样品溶液的吸光度，从工作曲线上查出或按回归方程算出待测液的镍含量。

2.3 用标准加入法测定镍

准确吸取5 mL 待测液4 份，分别移入4 个50 mL容量瓶中，各加(1+1)硝酸溶液1 mL，然后在第二、三、四个容量瓶中依次分别加入镍标准溶液2、3和4 mL(含镍量分别为10、15和20 mg)。将4 份溶液用水稀释至刻度，混匀。按上述工作曲线法测定4 份溶液的吸光度，得A1、A2、A3和A4。以上述吸光度值对加入的标准溶液含镍量作图，将所得曲线外延与横坐标相交，交点与原点之间的距离即为待测液的镍含量。

2.4 结果计算

上述2种方法测定的含镍量均可按下式计算：

式中，ρ(Ni2+)为镀液的含镍量(g/L),n为稀释倍数，m(Ni2+)为待测液的含镍量(mg)，V为待测液的体积(mL)。

3 结果与讨论

3.1 测量波长的选择

原子吸收法测定镍的分析线甚多[3]。为使样品的稀释倍数最小，从而减小稀释误差，分析线的灵敏度必须与之相适应。通过实验筛选发现，在众多分析线中，波长为247.7 nm 的分析线最优。

3.2 遵守比尔定律的浓度范围

表1为采用火焰原子吸收法对不同含镍量溶液的吸光度重复测定3 次的结果。由表1 可看出，在50 mL溶液中，含镍量介于10～50 mg 范围内遵守比尔定律。吸光度与含镍量之间的线性关系良好(相关系数r >0.999)，而且吸光度均处在最佳测量范围之内，即在0.1～0.6 之间[4]，使样品测定时的误差降低。

对表1中的3条回归线进行统计检验[5]，结果表明，置信度为95%时，回归系数b和截距a 无显著差异。这就表明由实验测得的回归线相当稳定。将3 条回归线合并后统计，所得回归方程为：A =0.009 58x+0.028。按此式计算含镍量的结果更为准确。

表1 含镍量与吸光度之间的相关性Table 1 Correlation between nickel content and absorbance

3.3 干扰及其消除

在电镀工业生产中，虽然镀镍的工艺甚多，但每种镀液的化学组成都是固定的。换言之，每个镀种的基体成分都是已知的。因而配制基体溶液并不困难。在电镀过程中，虽然基体溶液各成分的浓度有些波动，但基体溶液成分的种类不变。事实上，按开缸浓度配制所得基体溶液与实际镀液的基体溶液之间的差异很小，对分析测定的影响也很小。因此，在实际生产中用工作曲线法来定量镍是最佳的选择，也最快速。较滴定法而言，标准加入法仍然是快速分析方法，但较工作曲线法而言，标准加入法却慢很多，并不可取。不过此法有2 个重要优点：一是在镀液基体未知的情况下，如外来送检样品的测定，就只能用此法；二是此法能对基体的干扰情况作出正确的判断。若标准加入法曲线与标准曲线相平行，则可判定试样溶液的测定不存在基体干扰，可使用标准曲线法来测定。若标准加入法曲线的斜率低于标准曲线，则表明基体有负干扰，测定结果偏低；反之，若标准加入法曲线的斜率高于标准曲线，则表明基体有正干扰，分析结果将会偏高。