离子选择电极法测定电镀废水中铜含量

全玉莲

（河北环境工程学院，河北秦皇岛066102）



离子选择电极法测定电镀废水中铜含量

全玉莲

（河北环境工程学院，河北秦皇岛066102）

摘要：采用离子选择电极法测定电镀废水中铜的含量。研究了酸度及离子强度剂用量对测定结果的影响，对标准曲线法、标准加入法和分光光度法的测定结果进行了比较。试验结果表明：pH为5.5的总离子强度调节缓冲剂中，0.1 mol/L硝酸钾的最佳用量均为25.00 ml；标准加入法可以减少基体效应的影响，更适宜测定成分复杂的含铜电镀废水。

关键词：铜（Ⅱ）；离子选择性电极；电镀废水

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.03.22

电镀行业已成为当今全球三大污染工业之一，我国每年排放的电镀废水约40亿m3［1］，电镀废水通常含有多种重金属和络合剂［2-3］，如果直接排放到水体中，必然会造成环境的严重破坏，因此回收处理电镀废水具有重要意义。铜含量是电镀工业废水的重要控制指标之一。铜离子的测定方法较多，如分光光度法，此法具有准确性较高的优点，但操作繁琐，费时［4］；原子吸收分光光度法灵敏度高，准确快速，但是仪器昂贵，不利于推广应用［5］；离子选择电极法具有仪器设备简单、测定线性范围宽，响应时间短，适合现场分析的优点［6］，但针对电镀废水中铜含量的应用研究较少。本研究用铜离子选择电极测定了电镀废水中的Cu2+浓度，探讨了试验条件对离子选择电极法测定Cu2+的影响，将标准曲线法、标准加入法的测定结果与分光光度法进行了比较。

1　试验

1.1主要试验仪器与试剂

HI98128型笔试酸度计（美国哈钠公司）；78-1型磁力加热搅拌器（金坛市医疗仪器厂）；PXJ-1C型精密毫伏离子活度计（江苏江分电化学仪器厂）；306型复合铜电极离子选择性电极（江苏江分电化学仪器厂）；212型参比电极01型参比电极（江苏江分电化学仪器厂）。国家标准物质GSB 05-1117-2000铜溶液（1 000 μg/ml）：国家有色金属及电子材料分析测试中心；六次甲基四胺、硝酸钾、硝酸、硝酸钾、氢氧化钠，均为分析纯；试验用水为去离子水。

1.2试验方法

电镀废水样品：电镀废水取自某电镀公司集水池，pH值约为8.5，化学需氧量为1 000 mg/L，色度600倍，水质外观呈浅绿色。测定前进行适当稀释。

测定前将所用离子选择电极在0.01 mol/L氯化钙溶液中浸泡30 min以上，并用去离子水清洗到空白，电位约为-70 mV。准确量取一定量的铜标准溶液或适当稀释的水样于容量瓶中，调节溶液pH值，加入缓冲溶液及一定量的离子强度调节剂（TISAB）硝酸钾溶液，用去离子水定容到刻度，将上述溶液置于烧杯中，在磁力搅拌下由低浓度到高浓度分别测定平衡电位值。分别采用标准曲线法和标准加入法测定电镀废水中铜离子的含量。

2　结果与讨论

2.1试验条件的选择

2.1.1酸度的选择

取25 ml铜标准溶液（10 mg/L）6份，分别加入TISAB 25 ml，用氢氧化钠溶液调节pH值后，分别测定不同酸度时的电位值，如表1所示。结果表明：在pH小于5和大于5.5时，读数很不稳定。因此，本试验以六次甲基四胺为缓冲溶液，控制pH值在5～5.5之间。

表1　酸度对电位值的影响

2.1.2离子强度调节剂用量的选择

取10份5 ml铜标准溶液（10 mg/L）分别置于50 ml的容量瓶中，加入10 ml六次甲基四胺缓冲溶液调节pH值至5.5，加入不同体积的TISAB （0.1 mol/L硝酸钾溶液），测定其电位值，如图1所示。结果表明，TISAB体积为18～30 ml时，电动势较稳定，最终确定TISAB加入量为25 ml。

图1　TISAB用量对电位值的影响

2.2线性范围

按照试验方法以电位值对lg［Cu2+］绘制标准工作曲线，线性回归方程E=10.25lg［Cu2+］+154.1，相关系数R=0.999 1＞0.999，因此该测量方法线性较好。此标准曲线表明：仪器、电极及选用的TISAB体系情况良好。经试验测得Pb在0～0.6 mg/L范围内呈线性关系。用不同浓度的Cu2+标准溶液对方法准确度、精密度进行考察，结果见表2。结果表明：0.5 mg/L Cu2+标准溶液在标准曲线的线性范围内，回收率达到93%，相对标准偏差＜5%，基本满足分析要求。4.0 mg/L Cu2+标准溶液在标准曲线的线性范围之外，精密度较好，但回收率仅为83%，测定准确度较低。

表2　准确度、精密度的考察

2.3标准曲线法的测定结果

量取电镀废水15 ml至50 ml容量瓶中，加入10 ml六次甲基四胺，25 ml硝酸钾溶液，用去离子水定容到刻度，将溶液置于烧杯中，测定样品的电位值，通过标准曲线方程求得废水样品中铜离子含量，结果见表3。三次测定的平均值为24.25 mg/L，相对标准偏差为4.14%。

表3　标准曲线法测定电镀废水样品的结果

2.4标准加入法的测定结果

量取电镀废水20 ml，置于100 ml的容量瓶中，加入0.1 mol/L硝酸钾25 ml、0.1 mol/L六次甲基四胺10 ml，用去离子水定容到刻度，分别测定加入1 000 mg/L铜标准溶液体积为0 ml、2 ml、3 ml、4 ml时的平衡电位值，用标准加入法计算废水中铜离子的含量，结果见表4。

表4　标准加入法测定电镀废水样品的结果

根据Cx=CsVs/Vx（10ΔE/S-1），公式中Cs为加入的铜标准溶液浓度（1 000 mg/L），Vs为加入标准溶液体积，Vx为待测试液体积（100 ml），S=28.43［7］。当加入2 ml铜标准溶液时，电动势E=182.0 mV，ΔE=21.9 mV，Cx=CsVs/Vx（10ΔE/S-1）=4.09 mg/L，待测水样稀释5倍，所以原水样浓度为20.45 mg/L。同理计算，其他两次测定的浓度为21.38 mg/L和20.74 mg/L。三次测定的平均浓度为20.85 mg/L，相对标准偏差为2.30%。

2.5不同方法测试结果比较

对取自电镀企业的电镀废水，除采用离子选择电极以标准曲线法和标准加入法测定铜含量外，同时用二乙胺基二硫代甲酸钠分光光度法进行测定。分光光度法测定铜含量均值为20.05 mg/ L，相对标准偏差为0.61%。结果见表5。标准曲线法测试结果偏高，可能是由于电镀废水中含有其他金属离子和络合剂，对铜测定过程产生干扰；标准加入法可以减少共存组分引起的基体效应，测试结果与采用分光光度法基本一致，且精密度较好，可以满足试验的要求。

表5　不同方法测试结果比较

3　结论

本研究采用离子选择电极法测定了电镀废水中的Cu2+浓度，具有仪器设备简单，测定线性范围宽，响应时间短，操作简便快速的优点，标准加入法可以代替分光光度法用于成分复杂的电镀废水中Cu2+浓度的测定。

参考文献

［1］张志敏.电镀废水处理及回用工程实例［J］.中国环境管理干部学院学报，2012，22（5）：39-41.

［2］邵利芬，杨玉杰，姚曙光，等.含铜电镀废水处理技术研究进展［J］.工业用水与废水，2007，38（3）：13-15，39.

［3］雷兆武，于鹏，赵育，等.膜分离技术在电镀废水处理中的应用现状［J］.中国环境管理干部学院学报，2009，19（3）：59-61.

［4］陈高奎.分光光度法测定废水中的微量铜［J］.华北国土资源，2015（5）：118-119.

［5］廖国庆.火焰原子吸收光谱法直接测定印制电路板废水中的铜［J］.科技创新与应用，2015（20）：68.

［6］谢洛声.离子选择电极分析技术［M］.北京：化学工业出版社，1985：240-248.

［7］钱沙华，韦进宝.环境仪器分析［M］.北京：中国环境科学出版社，2004：218-220.

（编辑：程俊）

Determination of Copper in Electroplating Wastewater by Ion-selective Electrode

Quan Yulian
（Hebei University of Environmental Engineering，Qinhuangdao Hebei 066102，China）

Abstract：The content of copper in electroplating wastewater was determined by ion-selective electrode. The influence of amount of total ionic strength adjustment buffer（TISAB）and acidity was studied. The results obtained by the standard curve method，the standard addition method and the spectrophotometry were compared. Experimental results showed that the optimal amounts of 0.1 mol/L potassium nitrate was 25.00 ml in TISAB at pH 5.5. The standard addition method can reduce the influence of matrix effect，and it was more suitable for the determination of coppercontaining electroplating wastewater with complicated composition.

Key words：copper（Ⅱ），ion-selective electrode，electroplating wastewater

中图分类号：X832

文献标识码：A

文章编号：1008-813X（2016）03-0080-03

收稿日期：2016-01-10

作者简介：全玉莲（1974-），女，吉林长春人，吉林大学环境科学专业博士研究生在读，副教授，主要从事环境化学及环境监测方面的教学与研究工作。