分光光度法测定矿渣中铬（Ⅵ）的研究

马哈亚·艾斯江， 巴哈尔古丽·别克吐尔逊

（新疆伊犁师范学院，新疆　伊宁　835000）

分光光度法测定矿渣中铬（Ⅵ）的研究

马哈亚·艾斯江， 巴哈尔古丽·别克吐尔逊

（新疆伊犁师范学院，新疆伊宁835000）

采用二苯氨基脲分光光度法测定矿石中的重金属铬。在0.1mol/L硫酸介质中，铬（Ⅵ）与二苯氨基脲反应生成可溶性的红紫色氧化产物，其最大吸光度在540nm处。研究了反应介质、试剂用量、加热时间、加热温度、震荡速率等因素的影响。在最佳实验条件下，铬含量在0.000～1.4μg/mL范围内，浓度与吸光度值呈良好的线性关系，相关系数R=0.9997，标准偏差SD=0.00365，检出限为1.1×10-2μg/mL。该条件下测得铬元素在尾矿中的含量为24.54μg/g，加标回收率在95.58%～97.5%之间，测得其相对标准偏差（n=7）RSD=1.47%，摩尔吸收系数为1.3138×104L.mol-1.cm-1。该方法用于矿渣中重金属铬的测定。

二苯氨基脲；铬；分光光度法

铬是污染环境、影响人类健康的主要重金属元素之一，铬（Ⅲ）浓度过高会对生命体构成危害。Cr（Ⅲ）和Cr（VI）同为自然界中存在的最为常见的两种介态的铬,通过一定的氧化还原反应，它们之间可以相互转换。铬（VI）有强毒性，易被人体吸收而积累，导致癌症病变发生，对自然环境也有严重危害［1,2］。铬的工业污染源主要来自矿石加工、金属表面处理、印染、照相等行业的废水［3］，目前已成为严重危害环境和人体健康的全球性污染物，受到了各国的高度重视［4］。近年来随着皮革，电镀等工业的发展，环境中铬（Ⅵ）含量在不断增加。因此铬（Ⅵ）成为各国环境检测的必测元素之一。铬（Ⅵ）的分析方法较多，主要有电化学分析法、化学发光法、原子吸收光谱法、离子色谱法和分光光度法等［5-7］。其中分光光度法仪器价廉、操作简单、易于推广使用而成为目前检测铬（Ⅵ）最常用的分析方法，具有较强的实用价值。因此，本文采用分光光度法对尾矿中铬含量进行分析。该方法简便，灵敏度高，选择性，稳定性及重现行都可得到满意结果。

1　实验部分

1.1 仪器

723PC/7230G 型可见分光光度计（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）、FA2104型电子天平（上海舜恒平科学仪器有限公司）、SHA-A2型多功能恒温震荡仪（金坛市正基仪器有限公司）、DHG-9003型玻璃仪器气流烘干箱（英谷仪器厂）、ZDHW型调温电热套（北京市光明医疗仪器厂）、BAO-35A型精密鼓风干燥箱（施都凯仪器设备上海有限公司）、MF-06100P型陶瓷纤维马弗炉（华巷有限公司）。

1.2 试剂

二苯氨基脲溶液（2.5g/L）：称取0.25g二苯氨基脲试剂溶于100mL丙酮中。

铬的标准贮存溶液：准确称取0.2829g二次重结晶并于130～150℃烘干过的重铬酸钾，溶于水后，移入1000mL容量瓶中，蒸馏水定容，摇匀。此溶液含铬为0.1mg/mL。

铬标准溶液：移取50mL铬的标准贮存溶液于500mL容量瓶中，以水定容。此溶液含铬为10µg/mL。

硫酸（1+8）溶液：取80mL水缓慢加入10mL浓硫酸并用玻璃棒搅拌加速散热。

硫酸（1+1）溶液：取10mL水缓慢加入10mL浓硫酸并用玻璃棒搅拌加速散热。本实验用水均为二次蒸馏水。

矿渣：新疆伊犁州尼勒克县铜矿的矿渣。

1.3 实验方法

称取0.5000g尼勒克县铜矿尾矿样品于预先放入0.5000 g碳酸钠的高铝坩埚中，加入5.000g过氧化钠，混匀后再覆盖一层过氧化钠。在700℃熔融5～7min,取出冷却，将坩埚底部洗净，置于预先盛有40～50mL水的250mL烧杯中，加热浸取熔融物，用水洗出坩埚。取下冷却后，将溶液连同沉淀移入100mL容量瓶中，用水定容，干过滤，弃去最初流下的5～10mL滤液，得矿样溶液取配制的矿样溶液20mL移入100mL容量瓶中，加入1滴1g/L对硝基酚溶液、用硫酸（1+1）中和至无色，加入5.00 mL硫酸（1+8），加入2mL2.5g/L二苯氨基脲溶液，以水定容，20min后，在30℃下振荡，速率为180r/min，振荡时间10min，用1cm比色皿中，以相应做空白实验，于540nm处测量络合物的吸光度，从标准曲线查出相应铬的含量。

2　结果与讨论

2.1 吸收曲线

按1.3节实验方法在波长390～650nm范围内，将标准溶液转入比色皿中，测吸光度随波长的变化，同时取蒸馏水作为参比溶液，绘制吸收光谱。以水做参比的试剂空白吸收值基本不变，结果见图 1。

图1　吸收光谱Fig.1　Absorption spectra

在不同的波长下测定吸光度。通过吸光度随波长变化图1发现铬（Ⅵ）标准溶液的最大吸收峰在540nm处，因此，最佳吸收波长为540 nm。

2.2 对硝基酚溶液的滴数

按1.3节实验方法，波长为540nm、温度为30℃、振荡时间10min、振荡速率180r/min时测定对硝基酚溶液不同滴数下的吸光度，n=7次，取平均值绘制曲线，结果见图2。

图2　吸光度随对硝基酚溶液滴数的变化Fig.2 The change of absorbance with the number of nitro phenol solution

由图2可以表明，滴数为1的时候吸光度最高，因此，选择对硝基酚的滴数为1。

2.3 硫酸（1+8）溶液的用量

按实验方法，1g/L对硝基酚固定1滴，在波长为540nm时测定吸光度随硫酸溶液不体积的变化，结果见图3。

由图3可知，加入硫酸（1+8）溶液5 L时吸光度较高而且变化不大，因此，选择硫酸（1+8）溶液的用量为5mL。

图3　吸光度随硫酸用量的变化Fig.3　The change of absorbance with the amount of sulfuric acid

2.4 二苯氨基脲溶液的用量

按实验方法，加入1滴1g/L对硝基酚，加入5mL硫酸（1+8），再加入不同量的2.5g/L二苯氨基脲溶液，以水定容。同时做空白试验，在波长为540nm时测定吸光度随二苯氨基脲溶液不同量的变化，结果见图4。

图4　吸光度随二苯氨基脲溶液用量的变化Fig.4　The change of absorbance versus two of the amount of urea solution

从图4可知，二苯氨基脲溶液2mL时候吸光度最高，因此，选择二苯氨基脲溶液的用量为2mL。

2.5 反应时间

按实验方法，加入1滴1g/L对硝基酚，加入5mL硫酸（1+8），再加入2.5g/L二苯氨基脲溶液2mL，以水定容。同时做空白试验，在波长为540nm时测定吸光度随时间的变化，结果见图5。

从图5可以看出，反应时间20min时吸光度最高，因此，选择体系反应时间为20min。

图5　吸光度随不同反应时间的变化Fig.5　The change of absorbance with different reaction time

2.6 温度的影响

按实验方法，加入1滴1g/L对消基酚，加入5mL硫酸（1+8），再加入2.5g/L二苯氨基脲溶液2mL，以蒸馏水定容。同时做空白试验，在波长为540nm，在不同温度放置20min后，测定吸光度随温度的变化，结果见图6 。

图6　吸光度随不同温度的变化Fig.6　The change of absorbance with different temperature

从图6可以看出，温度在20-60℃之间吸光度变化不大，而且30℃时最高，因此，选择反应温度为30℃。

2.7 振荡速率的选择

按实验方法，加入1滴1g/L对硝基酚，加入5mL硫酸（1+8），再加入2mL2.5g/L二苯氨基脲溶液，以水定容。同时做空白试验，20min后，在波长为540nm、温度为30℃下，不同振荡速率时测定吸光度随振荡速率变化，结果见图7。

从图7可以看出，振荡速率为180r/min时吸光度最高，因此，试验选择振荡速率为180r/min。

图7　吸光度随振荡速度的变化Fig.7　The change of absorbance with oscillation velocity

2.8 振荡时间的选择

按实验方法，加入1滴1g/L的对硝基酚溶液，用浓硫酸（1+1）中和至无色，加入5mL硫酸（1+8），再加入2.5g/L二苯氨基脲溶液2mL，以水定容。同时做空白试验，20min后，在波长为540nm、温度为30℃、振荡速率180r/min时，测定吸光度随不同振荡时间的变化，结果见图8。

由图8中的曲线可以看出，振荡时间在5-15 min之间吸光度变化不大，因此，选定振荡时间为10 min。

图8　吸光度随振荡时间的变化Fig.8　Variation of absorbance with oscillation time

2.9 工作曲线的绘制

在实验条件下对铬标准溶液进行系列测定其吸光度，然后根据数据绘制标准曲线。实验结果表明，溶液的浓度线性范围为0.000～1.4μg/mL，线性回归方程为Y=0.00115+0.24788X，相关系数R=0.9997，n=7次，标准偏差SD=0.00365，相对标准偏差RSD=1.47%，摩尔吸收系数为1.3138×104L.mol-1.cm-1。根据12次空白测试的3倍标准偏差求得方法的检出限为1.1×10-2µg/mL。

2.10 矿样的分析

按试验方法对铜矿尾矿样品进行测定。将铜矿尾矿样品称取0.5000g预处理后，在最佳条件下测量其吸光度，按实验方法测定样品中铬的含量。计算出实验结果的标准偏差和相对标准偏差，同时进行加标回收试验，结果见表1。

表1　样品中铬的测定结果Table1　Determination results of Cr（VI） in samples

按试验方法对3个样品平行测定7次，测得结果的相对标准偏差为1.47%～1.68%。测得样品平均回收率在96.81%，说明本方法的准确度较高。

3　结论

用二苯氨基脲分光光度法测定伊犁地区铜矿尾矿中铬含量，波长在540nm处，对硝基酚溶液滴数为1，硫酸（1+8）溶液的用量为5mL，2.5g/L二苯氨基脲溶液的用量为5mL，反应时间为20min并且在反应温度30℃下振荡10min，振荡速率为180min/r，在0.000～1.4μg/mL范围内浓度与吸光度值呈良好的线性关系，其回归方程为Y=0.00115+0.24788X，符合郎伯-比尔定律，相关系数r为0.9997，摩尔吸光系数κ为1.3138×104L.mol-1·cm-1，检出限量m为1.1×10-2µg/mL，其尾矿中的含量24.54µg/g，相对标准偏差RSD为1.47%，尾矿的加标回收率在95.58%～97.5%之间。

［1］翟庆洲，张晓霞，于辉，等.近年来铬光度分析的某些进展［J］.湿法冶金，2006，25（4）：218-219.

［2］李爱琴，唐宏建，王阳峰.环境中铬污染的生态效应及其防治［J］.中国环境管理干部学院学报，2006，216（1）：76-77.

［3］于晓莉，刘 强.水体重金属污染及其对人体健康影响的研究［J］.绿色科技，2011（10）：123-124.

［4］张振新，孙登明，朱庆仁.双波长双指示剂催化动力学光度法测定痕量铬（Ⅵ）［J］.中国卫生检验杂志，2006，16（6）：647-648.

［5］何家洪，高志强，蒋欢，等.分光光度法测定铬（Ⅵ）的研究进展［J］.冶金分析，2008，28（8）：51-52.

［6］蔡燕燕，赵燕芳，李茹，等.分光光度法在铬（Ⅵ）测定中的研究进展［J］.分析测试技术与仪器，2009，15（4）：203-211.

［7］黄哲.六价铬离子的分析测定［J］.明胶科学与技术，2012，32 （4）：169-175.

Determination of Chromium Slag in Spectrophotometry （VI） Study

Mahathir sub - Esther Jiang， Bahar Guli Buick tursun
（Yili Normal University， Xinjiang，Yining， 835000，China）

The determination of heavy metal chromium in ore by two benzene amino urea spectrophotometric method was adopted.In 0.1 mol / L sulfuric acid medium， chromium （VI） and diphenyl semicarbazide reaction to generate soluble of purple red oxidation products.The maximum absorbance at 540 nm.The effects of reaction medium， reagent dosage， heating time， heating temperature and oscillation rate were studied.Under the optimum experimental conditions， chromium content in the 0.000～1.4 u g / ml range， concentration and absorbance values showed a good linear relationship， correlation coeffcient r = 0.9997， the standard deviation （SD = 0.00365， detection limit for 1.1 x 10-2µg/ml.The conditions measured the chromium content in the tailings for 24.54 µ g / g， the recoveries were between the 95.58%～97.5%， measured the relative standard deviation （n=7）， RSD=1.47%， the molar absorption coeffcient for X 1.3138 104L.mol-1.cm-1.The method is applied to the determination of heavy metal chromium in slag.

two phenyl urea； chromium； spectrophotometry

伊犁师范学院科研计划项目《催化动力学光度法测定尾矿中微量重金属的含量与控制环境污染研究》，项目编号：2013YSYB09。

马哈亚·艾斯江（1963-），男，哈萨克族，新疆伊宁人，博士，教授，伊犁师范学院化学与环境科学学院；研究方向：纳米材料及器件。巴哈尔古丽·别克吐尔逊（1970-），女，哈萨克族，新疆伊宁人，硕士，副教授，伊犁师范学院化学与环境科学学院；研究方向：有机合成。