氨水分离-硫酸铈滴定法测定粗铅中锑

2021-10-11齐白羽刘静静

理化检验-化学分册 2021年9期

王丁,齐白羽,王卓,刘静静

(西北矿冶研究院,白银 730900)

粗铅是一种冶金中间体,除含铅外,还含有铜、银、铋、砷、锑等杂质元素。粗铅中铅含量较高,质量分数最高可达98%,其主要用于铅精炼和提纯;而其杂质元素的种类和含量不仅关系着粗铅的交易价格,还关系着粗铅精炼方案的确定。

粗铅成品呈颗粒状,锑在其中分布并不均匀,为使所取样品具有代表性,通常会称量5～10 g样品用于测试其中锑含量,但由于称样量较大,铅基体效应对锑的测定影响较大。为了排除基体效应,通常采用沉淀法[1-2]去除铅,但是锑易水解,很容易和铅形成共沉淀,致使锑测定值偏低,该法只适用于低含量锑的测定[3-4]。文献[5]在10%(体积分数)硝酸溶液中加入酒石酸,以此来抑制锑的水解,但是对于高含量的锑(实际生产中,粗铅中锑的质量分数可达2%～5%)收效甚微,且酒石酸的存在还会影响后续的仪器测定。文献[6-7]在采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定粗铅样品中锑的含量时,通过基体匹配法消除了铅的干扰,但是溶液中高含量的铅极易堵塞雾化器出口,造成仪器灵敏度降低,测定准确度下降。文献[8]采用硝酸和酒石酸的混合溶液溶解样品,用硫酸除碳,硫酸联胺作为还原剂还原Sb5＋,用硫酸铈滴定法测定高铋铅中锑含量,该方法仅适用于分析称样量小于1 g的样品,当称样量为5～10 g时,产生的铅沉淀将严重影响终点的判断。

为了解决以上问题,本工作以氨水溶液作为酸度调节剂,将样品溶液酸度调节至某一特定值,可使锑定量水解而铅不发生沉淀,然后用硫酸溶解沉淀,用硫酸炭化产生的碳还原Sb5＋为Sb3＋,用硫酸铈滴定法测定锑含量,以期为锑含量的准确测定提供参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

CPA 2245 型电子天平,精度为0.000 1 g;EHP-6P型石墨电热板,可控温度20～400 ℃。

硫酸铈标准溶液:0.025 mol·L－1。

甲基橙指示剂:称取5 g甲基橙于200 mL烧杯中,加入50 mL乙醇,溶解后,用水定容至100 mL。

硫酸铈为优级纯;锑基准物质纯度为99.95%;其他所用试剂均为分析纯;试验用水为去离子水。

1.2 试验方法

按照粗铅中铅含量水平,称取2.0～10.0 g粗铅样品于500 mL烧杯中,加入20%(体积分数,下同)硝酸溶液40～60 mL,加热微沸使样品完全溶解,蒸发除去20～100 mL溶液,取下冷却后加水至200～1 000 mL,使溶液中的铅的质量浓度保持在约10 g·L－1水平。缓慢滴加50%(体积分数,下同)氨水溶液(沉淀剂)至体系的酸度为pH 3.0～4.8,加热微沸5 min,静置2 h,冷却后用致密滤纸过滤,用水冲洗烧杯杯壁和沉淀各8～10次,洗液合并至滤液中。将沉淀连同滤纸一起用20～40 mL 硫酸溶解,加热微沸,待滤纸炭化后,加入1～3 mL 硝酸,以除去大部分的碳,此时溶液呈暗红色,而溶液中剩余部分碳会将Sb5＋还原成Sb3＋。继续加入硝酸并加热,至溶液由暗红色转为淡黄色。加入50～100 mL水,加热煮沸5 min,再加入10～40 mL盐酸。保持加热温度约为80℃,加入两滴甲基橙指示剂,用0.025 mol·L－1硫酸铈标准溶液滴定,当溶液的颜色由红色转化为淡黄色时停止滴定,按照消耗的滴定剂计算锑含量。

2 结果与讨论

2.1 沉淀剂的选择

在选择沉淀剂时,既要保证其能沉淀锑,又要保证其不能对后续的容量法测定产生干扰。经过多次尝试,试验以50%氨水溶液作为沉淀剂,其不仅可以中和溶液中的H＋,还会形成NH4＋-NH3缓冲体系,能在一定程度上抵消、减轻体系中之前加入的硝酸对溶液酸度的影响。

2.2 沉淀时体系酸度的选择

以实际样品为待测对象,用50%氨水溶液调节体系的pH 分别为1.2,2.2,3.0,4.8,按照试验方法进行沉淀分离,将滤液蒸发浓缩至200 mL,用水稀释至250 mL,按照HJ 776－2015«水质32种元素的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法»采用ICP-AES测定滤液中锑含量及沉淀中铅含量,以考察酸度对锑沉淀效果的影响,结果见表1。

表1 酸度对锑沉淀效果的影响Tab.1 Effect of acidity on precipitation effect of Sb mg·L－1

由表1可知:体系的pH 为1.2时,滤液中锑含量较高;体系的pH 为2.2时,仍有少量的锑存在于滤液中,这是由于体系的酸度较大时,两性化合物氢氧化锑会溶于体系中;体系pH 为3.0时,滤液中未检出锑,且没有发生铅沉淀,说明此酸度时锑的沉淀效果较好;体系pH 为4.8时,铅开始沉淀,说明以氨水为沉淀剂时,体系的pH 需控制在3.0～4.8内。