火焰原子吸收光谱法快速测定石油化工用氧化铝基废催化剂中的镍

刘 娟，王贵超，朱红波

（1.湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100；2.湖南稀土金属材料研究院，湖南长沙 410126）

火焰原子吸收光谱法快速测定石油化工用氧化铝基废催化剂中的镍

刘 娟1，王贵超2，朱红波1

（1.湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100；2.湖南稀土金属材料研究院，湖南长沙 410126）

石油化工用氧化铝基废催化剂经过马弗炉灼烧以除掉样品中的碳和有机物，经硫酸－磷酸（硫磷混酸）高温快速消解，用火焰原子吸收快速测定催化剂中的镍，方法简便、快捷。试验结果线性范围宽、精密度好。已用于实际样品的分析检测，结果准确稳定，对实际分析工作有指导作用。关键词：硫磷混酸；催化剂；火焰原子吸收光谱法；镍

石油化工废催化剂中含有较多的镍、钼、铂、钯、金、银等贵金属，随着贵金属矿产资源的匮乏，从催化剂废料中回收贵金属是获得贵金属资源的一种重要渠道。对废催化剂中的金属含量进行准确的测定对从废催化剂中回收贵金属的工艺条件的选取具有很大的影响。石油化工催化剂样品具有含碳及有机物高和氧化铝难消解的特点，样品处理是准确测定样品中金属含量的重要一环。

目前催化剂中镍的测定方法中样品的消解方法有：在高压反应釜中用王水消解［1］、铂坩埚中加入硝酸－高氯酸消解［2］等。主要的分析方法有原子吸收光谱法和丁二酮肟沉淀分离－EDTA滴定法［3，4］。笔者采用马弗炉预处理样品以除掉废催化剂中大量的碳和有机物，经硫－磷混酸高温快速消解样品。用火焰原子吸收快速测定催化剂中的镍，既能消除石油化工废催化剂中高碳及高有机物对样品难消解的难题，又能使样品经硫－磷混酸快速消解用火焰原子吸收快速测定，使试验结果稳定可靠，比较符合实际分析检测工作的要求。方法简便、快捷，试验结果线性范围宽、精密度好。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。

1.TAS－990原子吸收分光光度计；镍空心阴极灯。

2.火焰类型：空气－乙炔。

3.天平：感量0.1 mg。

4.马夫炉：最高加热温度不低于900℃。

5.硫酸、磷酸、盐酸。

6.硫磷混酸：（1＋1）。

7.镍标准溶液：称取0.100 0 g金属镍（99.99%）于250 mL烧杯中，加入20 mL硝酸（1＋1），加热溶解，冷却，移入1 L容量瓶中，用水定容，混匀。此溶液1 mL含0.1 mg镍。

1.2 仪器工作条件

通过试验确定仪器的最佳工作条件，见表1。

表1 仪器工作条件

1.3 试验方法

1.3.1 样品灼烧预处理

准确称取100 g（记为m0）催化剂于瓷坩埚（100 mL）中，置入马弗炉中，打开马弗炉升温至500℃，恒温灼烧1 h，取出冷却至室温，称重，得出剩余样品的质量（记为m1）。灼烧后样品加工成粒度不大于0.082 mm。

1.3.2 样品溶解测试

准确称取0.100 0 g（记为m2）已加工好样品置于150 mL高型烧杯中，加入10 mL硫磷混酸，于高温电炉上盖表面皿加热溶解3～5 min，至样品溶解完全，取下冷却，用水吹洗表面皿及杯壁，转移到100 mL容量瓶，用水稀释到刻度，摇匀，定容。准确分取2.00～10.00 mL，移入100 mL容量瓶中，加入5 mL盐酸，用水稀释至刻度，摇匀，定容。

1.4 绘制标准曲线

准确移取0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00 mL、5.00 mL镍标准溶液置于一组100 mL容量瓶中，加入2 mL硝酸，用水稀释至刻度，摇匀。该标准溶液对应镍的浓度为：0μg／mL、0.50μg／mL、1.00 μg／mL、2.00μg／mL、3.00μg／mL、5.00μg／mL。在与样品溶液相同的测定条件下测量系列标准溶液的吸光度，以镍浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。镍标准曲线相关系数R＝0.999。

1.5 分析结果计算

按式（1）计算马弗炉灼烧后样品中镍的质量分数，数值以%表示：

式中：c为自工作曲线上查得的铁浓度／μg·mL－1；V0为试液总体积／mL；V1为分取试液的体积／mL；V2为测定试液的体积／mL；m0为马弗炉灼烧称取样品的质量／g；m1为马弗炉灼烧后剩余样品的质量／g；m2为原子吸收测试样品的质量／g。

2 结果讨论

2.1 灼烧温度与时间

试验中分别采取三种条件消解样品：王水消解废催化剂中含有大量的碳和有机物，不方便直接进行分析检测样品的加工，需要进行除油和有机物的预处理。马弗炉中高温灼烧能够除去样品中大部分的碳和有机物。经过不同的灼烧温度和灼烧时间试验，确定最佳的灼烧条件为500℃，恒温灼烧1 h。

2.2 样品消解条件选择

分别选用盐酸－硝酸－硫酸三酸、硫－磷混酸和过氧化钠－氢氧化钠熔融消解样品，结果表明用盐酸－硝酸－硫酸三酸消解无法彻底消解样品，大部分样品无法溶解；硫－磷混酸高温消解和过氧化钠－氢氧化钠熔融均能够彻底分解样品，但是碱熔样品时带入了大量的盐类，对原子吸收光谱仪有干扰；硫－磷混酸消解样品能够消解彻底、操作简单、时间短，因此选择硫－磷混酸消解。

2.3 测定介质与测定酸度的影响

1.0 μg／mL镍在不同介质和酸度下的吸光度试验结果见表2。试验表明，盐酸和硝酸在2%～10%对镍的测定影响不大，本试验选用5%的盐酸。

表2 酸度对镍的吸光度的影响

2.4 消解试验中残余硫酸和磷酸的影响

由于消解样品时使用10 mL硫－磷混酸，考虑硫酸和磷酸对原子吸收测定的影响，进行残余硫酸和磷酸的影响试验。于一组100 mL容量瓶中，分别加入1.00mL镍标准溶液，5mL盐酸，加入不同量的硫酸和磷酸，测定吸光度，结果见表3。

表3 残余硫酸、磷酸对测定的影响

试验表明，硫酸残余量在0～2.0 mL，磷酸残余量在0～1.5 mL时，对测定结果不影响，所以本试验中消解样品用到的硫酸－磷酸各5mL，经过分取后，测试时最大残余量为0.5 mL，不影响镍的测定。

2.5 测试结果及方法精密度试验

对催化剂1＃和催化剂2＃两个样品按上述方法平行测定7次，结果平均值与ICP－AES测试方法对照，结果见表4。

表4 ICP法对照及方法精密度

2.6 标准回收试验

为考察方法的稳定性，进行了加入标准溶液回收试验，即在硫－磷混酸消解样品后在容量瓶中加入一定的镍标准溶液，按上述方法测定样品含镍量，测定结果见表5。

表5 标准回收试验

结果表明，标准回收率为97.0%～102.0%，可以满足样品分析要求。

3 结 语

采用马弗炉灼烧去除样品中的碳和有机物，经硫酸－磷酸（硫磷混酸）高温快速消解，用火焰原子吸收快速测定催化剂中的镍，方法简便、快捷。试验结果线性范围宽、精密度好。已用于实际样品的分析检测，结果准确稳定，对实际分析工作有指导作用。

［1］ 张金辉，姚丽珠，李平.火焰原子吸收光谱法测定催化剂中高含量的镍和钴［J］.冶金分析，2002，（5）：53－54.

［2］ 陈云祥，徐军.火焰原子吸收光谱法测定复合催化剂洗液中的Ni、Co、Mn、Zn［J］.化工进展，2004，（1）：104－106.

［3］ 北京矿冶研究总院分析室.矿石及有色金属分析手册［M］.北京：冶金工业出版社，1989.68－70.

［4］ 王茹.废催化剂中金属镍含量的测定［J］.辽宁化工，2004，（8）：492－493.

The Determ ination of Nickel in Spent Catalyst by the Flame Atom ic Absorption Spectrometric M ethod

LIU Juan1，WANG Gui-Chao2，ZHU Hong-bo1
（1.Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China；2.Hunan Rare Earth Metal Material Research Institute，Changsha 410126，China）

The spent alumina base catalyst used in petrochemical was cauterized in muffle furnace，the carbon and organics in specimen was burn off.The decarburized-sample was dissolved by H2SO4-H3PO4with high temperature heating，analyzed by flame atomic absorption spectrometry.The method in this paper is simple，rapid and has wide linear range.The results of analysis are accurate and stable，which has the instruction function to the actual analysis work.

sulfuric-phosphoric mixed acid；spent catalyst；flame atomic absorption spectrometric；nickel

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）04－0078－03

2017－05－19

刘 娟（1985－），女，工程师，主要从事有色金属分析检测和环境有害污染因子检测工作。