重有色金属化学分析中的化学分离问题研究

朱雅婷

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

在化学元素周期表中，一般把铜、银、铂、金、锡、铅、镍、钴等一类密度大于5，且金属单质具有不同色彩光泽的金属，称为重有色金属，在生产生活中重有色金属的应用非常广泛。以金、银为例，由于导热性好、导电性能超强和稳定的抗腐蚀性，在电子技术、化工技术、通讯技术、医疗技术、航天航空技术等领域等高新技术产业中的应用比重逐年扩大。有色重金属金能够捕获中子有效的截面，在合金中触媒性质明显，延展性与工艺性较强，能加工成金丝和粉末，制成超导体，制成有机金；镀在其他金属、瓷器、玻璃等物质表面也非常容易，还能几乎100%地反射红外线等等，同时，金银还是国际货币储备、珠宝装饰、首饰的重要材料。重有色金属铅是蓄电池的主要构件材料，重有色金属铂及其合金是汽车催化转换器、石油炼制催化剂、电子元件、坩埚、假牙等物质的重要材料[1]。因此，重有色金属的分析和分离工作对人们的生产生活影响极大，加强重有色金属化学分析中化学分离问题的研究，具有非常的意义。一般的重有色金属的化学分析有3 个工作环节组成，一是重有色金属的分解；不同的重有色金属及其合金物质，采取的化学分解方式是不同的，先将矿物质混合物进行分离提纯，冶炼得到纯净的有色重金属或者合金物质，再具体进行分解，比如，铜、铅、镍及其合金物质的分解，取一定量的铜、铅、镍或者合金，放入硝酸、盐酸、水按一定比例配置的混合物中，在低温加热的条件下，铜、铅、镍或合金能够完全溶解；有色重金属锡及其合金物质的分解，取一定量的锡及其锡合金，放入硝酸中即可溶解；锆、铌、钨等有色重金属化学分析中，进行分解时，需要把样品放入盛有硝酸、盐酸、水的混合液的烧瓶中，用表面皿覆盖加热分解；二是有色重金属的分离；重有色金属的分离在化学分析的中体工作中，占主要成分，其显著的作用就是掌握与获得待测重有色金属物质的微量组分的具体数据信息。不同的重有色金属品种的具体分离方法不同，每一个分离方法对重有色金属的分离适用范围也不相同。一般的重有色金属在化学分析中的分离方法有元素状态分离技术方法、沉淀分离技术方法、萃取分离技术方法、挥发和蒸馏分子分离技术方法、浮选分离技术方法、离子交换与色层分离技术方法等等。三是重有色金属的测定。有色金属实际数量的测定，是进行化学分析工作的基础，没有实际数据，就没有科学的分析结果。

1 化学分析中有色重金属的元素状态分离技术方法及问题

元素状态中有色金属分离技术方法就是根据化学氧化还原反应原理，用还原剂在化学氧化还原反应中把阳离子还原出来，使重有色金属离子变成金属元素状态。在化学分析中，元素状态分离方法，对于特定的化学分析工作效果非常好。比如，化学分析中，有色重金属铅的分离使用元素状态分离技术方法，质量效果较为明显。在重有色金属的分解液中，加入一定量的铁粉，根据金属活动顺序表中的金属活泼性的先后排序，铁粉可将铅分解液中的铜、砷等物质的离子还原成元素状态，使分离出的重有色金属铅的纯度大大增强，有利于化学分析结果更加接近实际。这种分离技术方法值得注意的问题是，该种分离技术在化学分析中不能普遍应用，适用范围仅限于特定的化学分析研究的应用。

2 化学分析中有色重金属的沉淀分离技术方法及问题

2.1 沉淀分离技术的应用及问题

在化学分析中，需要进行分离的重有色金属物质一般都不是纯净的化合物或者合金，分解液进行沉淀过程中，由于溶解度不同，有的物质能沉淀出来，溶解度相近的物质就很难沉淀。比如硫酸铅钾复盐溶液的沉淀，重有色金属铅在分离操作中，与混合物中的很多元素进行了分离，却仍然有开钡、锶成分存在，解决这个问题的具体措施就是继续用离子检验化学分离提纯方法，在溶液中加入一定量的硫酸钾，使与钡离子充分反应生成硫酸钡形成沉淀，同样方法使锶也沉淀分离。这样沉淀分离出的重有色金属铅的纯度就会提高，避免了沉淀过程析出混晶[2]。

目前，在化学实验中，有机试剂应用于重有色金属的分离也十分广泛，像镍分离沉淀中，添加丁二肟有机试剂；铜分离沉淀中，添加间苯二酸铵等，不同的试剂对不同的重有色金属的选择性很强，这是化学分析实验中重有色金属分离工作中，需要重视的问题。

2.2 共沉淀分离技术应用及问题

共沉淀分离技术方法在化学分析中分离重有色金属物质时也经常用到，不同的重有色金属物质的分离因为共沉淀物的不同，沉淀分离效果也不一样，比如，重有色金属锡的分离，适合在以铍盐为载体的乙二胺四乙酸底液环境条件下，加入适量的氢氧化铵，与重有色金属锡形成共沉淀，跟重金属钨、铜有效分离。又如，有色重金属铜、锌、镉的分离，适合基于以铁为主载体的氯化铵溶液的共沉淀作用，使重有色金属镉、铜与锌沉淀分离。当中，将铁作为载体的共沉淀作用可以和铜、锌与镉等进行分离。再如基于多种PH 的溶液环境条件下，应用氢氧化铁试剂能够有效对银、锡等重金属进行共沉淀。

一定条件下，氢氧化锆可共沉淀重金属钴，实现载体与锆的有效分离；氢氧化镍能够共沉淀铝合金的铜、锌成分。在化学分析中，共沉淀分离技术应用最突出的问题，就是选对金属对象，才能提高分离效果。

2.3 均匀沉淀分离技术应用及问题

在化学分析中，分离重有色金属物质，也会用到均匀沉淀分离技术方法，而且有的重有色金属的分离采用该方法，效果非常明显与其他分离方法。比如，盐酸底液环境条件下，硫代乙酰胺能够对锡进行均匀沉淀；又如，酸性溶液环境中硫代甲酰胺在水解作用下，析出硫化氢而对重有色金属物质离子进行有效沉淀；碱性溶液环境中，硫代乙酰胺在水解作用下也能析出硫化氢而对不同的重有色金属离子进行均匀沉淀。这种分离技术方法应用中存在的问题，也是针对性较强，不同的重金属离子的均匀沉淀，溶液环境条件和主要载体各有区别，需要正确掌握一定的条件要求，满足化学反应或者沉淀的条件需要。

3 化学分析中有色重金属分离的挥发和蒸馏分子技术方法及问题

在常温和一定温度条件下，利用物质的挥发性质，通过蒸发作用，能够使混合物中杂质成分或者提取物质成分得到有效分离，因此，在化学分析中，对重有色金属的分离，挥发和蒸馏分子分离技术也经常使用。比如，在重金属锡的分离过程中，利用氯化铵与锡在化学氧化还原反应原理，还原锡元素，使反应物锡混合物中的砷分离出来，利用砷挥发性强的物理性质，通过挥发使锡得到提纯。又如，把重金属锡混合物中的有色中重金属锡进行分离，也可以与碘化铵一起加热，锡就以碘化物的状态存在，其他物质在蒸馏中挥发，锡就从混合物中分离出来。应用挥发和蒸馏技术分离有色重金属同样需要掌握具体方法具体对待的问题，因材施策，才能提高实验效果。

4 化学分析中有色重金属分离的萃取分离技术及问题

4.1 萃取分离技术方法的应用

利用物质在互不相容的溶剂中的溶解度的难易特性，在含有某种物质的溶液中，加入更易于溶解该物质的与原溶液不相容的溶液中，使该物质从原来的溶液中融入新的溶液，并与原溶液有效分离，就是化学分析中萃取分离技术方法具体应用[3]。比如，高分子胺能够萃取多种重有色金属；DAM 氯仿试剂溶液能萃取有色金属钴；氯化钙盐酸溶液中苯反萃取锡、铅；氢氧化钠反萃取锡等等。再利用萃取分离技术方法，对重有色金属进行分离时，需要特别注意的问题，就是选对溶剂，必须满足于原来溶剂不相容，而且极易溶解重有色金属物质，满足分离技术应用条件即可。

4.2 常用的萃取分离技术方法

在化学实验和化学分析物质分离中，常用的萃取分离技术有萃取分离技术、交换萃取分离技术和协同萃取分离技术、共萃取分离技术等几种方法，一般的萃取方法技术要求不高，易于掌握，根据分离物的量的多少，选择适当的容器即可；交换萃取技术充分结合分离和光度法，从实验操作上比较，交换萃取方法也较为方便，尤其是在测定大量金属的微量元素含量方面有独特的技术优势。比如，铜试剂铅能够交换萃取铜。不同的萃取技术方法有相对的技术优势和不足，在进行重有色金属分离中，注意分类应用。

5 结语

重有色金属在化学分析中的化学分离问题很多，主要是处理好技术方法的应用与具体分离对象的问题，化学分析中的重有色金属化学分离技术随着科技的进步不断创新，化学方法及其技术的应用对探索世界奥秘，揭示物质组成的结构规律及发展趋势，了解重有色金属物质用于生产生活的开发潜力都有很重要的作用，需要科研院所、企业和相关机构，重视重有色金属化学分析中化学分离问题的研究探讨。